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FRICCION
Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción entre dos superficies en contacto a la fuerza que se opone al movimiento de una superficie sobre la otra (fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del movimiento (fuerza de fricción estática). Se genera debido a las imperfecciones, especialmente microscópicas, entre las superficies en contacto. Estasimperfecciones hacen que la fuerza entre ambas superficies no sea perfectamente perpendicular a éstas, sino que forma un ángulo φ con la normal (el ángulo de rozamiento). Por tanto, esta fuerza resultante se compone de la fuerza normal (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento, paralela a las superficies en contacto. Para el caso cinético o dinámico hay evidencia quesugiere que la fricción cinética se genera debido a enlaces o ligaduras entre los átomos de los diferentes objetos involucrados.
La fricción se puede presentar de dos formas, el coeficiente entre la fuerza necesaria para iniciar el movimiento y el peso, se le denomina coeficiente de rozamiento estático, siendo mayor la fuerza requeridapara iniciar el movimiento que para mantener el movimiento, y aéste se le denomina coeficiente de rozamiento dinámico.
Cuando el bloque esta a punto de moverse (movimiento inminente), la fuerza horizontal F alcanza un cierto valor (llamado F s ) que vence la fricción y el bloque comienza a deslizarse. Esto define el coeficiente de fricción estática -µ s- :
El coeficiente de fricción cinético es el que se aplica en la mayoría de los procesos por elmovimiento relativo entre las superficies involucradas. Esta se define como:
Donde µ k = coeficiente de fricción cinético, F k = fuerza cinética (aprox. 75% de la fuerza estática) y N = fuerza normal.
Una explicación de la fricción aceptada comúnmente es la teoría de la adhesión, la cual sostiene que dos superficies deslizantes (no lubricadas) están en contacto una con la otra sólo en una pequeñafracción del área aparente entre ellas. Esto es verdad aun cuando las superficies sean bastante lisas. Cuando se observan en una vista ampliada, cada superficie se caracteriza por asperezas microscópicas que hacen contacto con su opuesta sólo en ciertos puntos.
Estos puntos comprenden el área real de contacto A r entre las dos superficies las cuales soportan la carga normal incrementándose losesfuerzos en dichos puntos ocasionando deformaciones plásticas y adhesión en algunos casos, como se aprecia en la Figura.
Estos contactos están influenciados por el tipo de materiales en contacto y su condición (qué tan limpia y seca está la superficie, por ejemplo). Para romper estos enlaces adhesivos conforme las superficies se mueven, una con respecto a la otra, se requiere un a fuerza F , la cualse aplica contra las uniones como una fuerza cortante. Estas conexiones suman un área equivalente al área real de contacto. De la misma manera, la fuerza normal N implica la resistencia a la fluencia del material (la resistencia a la fluencia del material más débil) aplicada sobre el área real de contacto. Entonces podemos definir el coeficiente de fricción de acuerdo a la teoría de la adhesióncomo:
Donde T = esfuerzo cortante e Y = esfuerzo de fluencia a la compresión de la aspereza. Para la mayoría de los materiales esta ecuación predice un valor más alto que el normalmente observado. Sin embargo, parece más realista cuando consideremos que la adhesión ocurre probablemente en una cierta fracción de las asperezas debido a la variación en la altura de dichas asperezas, a la limpieza yotros factores. En los casos donde se fuerzan dos metales en estrecho contacto, el coeficiente de fricción alcanza valores muy altos.
Rozamiento entre superficies de dos sólidos
En el rozamiento entre cuerpos sólidos se ha observado que son válidos de forma aproximada los siguientes hechos empíricos:
1. La fuerza de rozamiento se encuentra en dirección paralela a la superficie de apoyo....