Friccion

FRICCIÓN
La fricción puede ser definida como una fuerza resistente que actúa sobre un cuerpo e impide o retarda el deslizamiento del cuerpo con relación a un segundo cuerpo o superficie con los cuales esté en contacto. La fuerza de fricción actúa siempre tangencialmente a la superficie en los puntos de contacto con otros cuerpos, y está dirigida en sentido opuesto al movimiento posible oexistente del cuerpo con respecto a esos puntos.
En general, pueden ocurrir dos tipos de fricción entre superficies.
La fricción fluida existe cuando las superficies en contacto están separadas por una película de fluido (gas o líquido). La fricción seca es llamada a menudo fricción de Coulomb, ya que sus características fueron estudiadas extensamente por C. A. Coulomb en 1781. Específicamente, lafricción seca ocurre entre las superficies de cuerpos que están en contacto en ausencia de un fluido lubricante.

TEORÍA DE LA FRICCIÓN SECA.
La teoría de la fricción seca puede explicarse de manera conveniente considerando qué efectos provoca el tirar horizontalmente de un bloque de peso uniforme W que descansa sobre una superficie horizontal rugosa, figura 1a. Para obtener un entendimientopleno de la naturaleza de la fricción, es necesario considerar a las superficies en contacto como no rígidas, o deformables. Sin embargo, el resto del bloque será considerado rígido. Como se muestra en el diagrama de cuerpo del bloque, figura 1b, el piso ejerce una distribución de fuerza normal ∆Nn y una fuerza de fricción ∆Fn a lo largo de la superficie de contacto. Por equilibrio, las fuerzasnormales deben actuar hacia arriba para equilibrar el peso W del bloque, y las fuerzas de fricción deben actuar hacia la izquierda para prevenir que la fuerza aplicada P mueva el bloque hacia la derecha. Un examen preciso de las superficies en contacto entre el piso y el bloque revela cómo se desarrollan esas fuerzas de fricción y normales, figura 1c. Puede verse que existen muchas irregularidadesmicroscópicas entre las dos superficies y, como resultado, son desarrolladas fuerzas reactivas ∆Rn en cada una de las protuberancias. Esas fuerzas actúan en todos los puntos de contacto y, como se muestra, cada fuerza reactiva contribuye con una componente de fricción ∆Fn y con una componente normal ∆Nn.

Equilibrio. Por razones de simplicidad, en el siguiente análisis, el efecto de as cargasdistribuidas normal y de fricción será indicado mediante sus resultantes N y F, las cuales están representadas en el diagrama de cuerpo libre como se muestra en la figura 1d. Es claro que la distribución de ∆Fn en la figura 1b indica que F actúa siempre tangencialmente a la superficie de contacto, opuesta a la dirección de P. Por otra parte, la fuerza normal N es determinada a partir de la distribuciónde ∆Nn en la figura 1b y está dirigida hacia arriba para equilibrar el peso W del bloque.
Observe que N actúa a una distancia x a la derecha de la línea de acción de W, figura 1d. Esta ubicación, que coincide con el centroide o centro geométrico del diagrama de carga en la figura 1b, es necesaria para equilibrar el "efecto de volteo" causado por P. Por ejemplo, si P se aplica a una altura hdesde la superficie, figura 1d, entonces el equilibrio por momento con respecto al punto O se satisface si Wx = Ph o x = Ph/W.
En particular, el bloque estará a punto de volcarse si N actúa en la esquina derecha del bloque, es decir, en x = a/2.

b)
a)

e)
d)
c)

Figura 1

Movimiento inminente. En los casos donde h es pequeña o las superficies de contacto son "resbalosas", la fuerza Fde fricción puede no ser lo suficientemente grande como para equilibrar a P, y en consecuencia, el bloque tendera a resbalarse antes que a volcarse. En otras palabras, al ser P incrementada lentamente, F aumenta de modo correspondiente hasta que alcanza un cierto valor máximo Fs, llamado fuerza límite de fricción estática, figura 1e. Cuando este valor es alcanzado, el bloque está en equilibrio...