Ejemplo de Fricción

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Autor: Redacción Ejemplode.com, año 2017

Cuando se intenta desplazar un objeto a lo largo de una superficie, se percibe el efecto de una Fuerza que impide el movimiento, insistiendo en que el objeto se quede en reposo. Esta Fuerza recibe el nombre de Fuerza de Fricción.

Se cree que la fuerza de fricción se debe a las imperfecciones de las superficies que se encuentran en contacto directo.

La Fuerza de Fricción tiene propósitos nobles. Por ejemplo, nos sirve de soporte a la hora de colocar los pies en el suelo para caminar. Sin esa fuerza contraria, nos resbalaríamos a cada paso, y no avanzaríamos. Lo mismo ocurre con el movimiento de los automóviles, que necesitan un terreno rugoso, áspero, para que las vueltas de la rueda tengan como consecuencia un cambio de lugar.

Sin embargo, esta Fuerza también resulta perjudicial en algunos casos. Por ejemplo, cuando las bisagras de las puertas están resecas o herrumbradas, o los baleros en algún mecanismo giratorio se atascan, la fricción está impidiendo un correcto funcionamiento. El remedio para estas situaciones es lubricar las bisagras y los balines de los baleros, y la fricción se verá considerablemente reducida, más no anulada, pues en la naturaleza, la estructura molecular de las superficies sigue generando un resultado rugoso; a un nivel infinitesimal, pero sigue ocurriendo.

Características de la Fricción

En la Fricción están involucrados varios componentes:

El objeto que se va a desplazar, con una masa que, gracias a la acción de la gravedad, ejerce una fuerza llamada Peso, con la dirección de la gravedad, que comúnmente es hacia abajo. Es equivalente a una Fuerza Normal, que compensa el peso del objeto.

La superficie sobre la que el objeto va a desplazarse; puede tener una configuración rugosa que resista el movimiento del objeto y lo retenga, o lisa, sobre la que el objeto no tendrá problema para moverse con la acción de fuerzas pequeñas.

Fuerza aplicada, que será la que pretenda quitar al objeto de su estado de reposo.

Fuerza de Fricción, que actuará en contra de la Fuerza aplicada. Misma orientación, pero en sentido opuesto, paralela a la Superficie.

La Fuerza de Fricción, tendrá varias características, comprobadas en la práctica:

Actuará paralela a las superficies de deslizamiento, y en dirección opuesta al movimiento.

La fricción será dependiente de las características de los materiales y sus superficies.

Se concluye empíricamente que, durante el desplazamiento de un cuerpo, la fricción de arranque es más grande que cuando ya se va avanzando.

No existe una diferencia significativa entre la fricción para frenar un cuerpo a alta velocidad y para frenar el mismo a baja velocidad. La fricción es independiente de la velocidad de deslizamiento.

Si el cuerpo en cuestión tiene forma de prisma rectangular, como un ladrillo o un libro, la fuerza de fricción será la misma, independientemente de la cara sobre la que se coloque el objeto. La fricción es independiente del área de contacto entre superficies.

La fricción es directamente proporcional a la fuerza que se aplica entre las superficies de desplazamiento. Por ejemplo, si una persona se sienta sobre el objeto, la fuerza a aplicar será múltiplo de la suma de masas objeto-persona.

Coeficiente de Fricción

 El coeficiente de Fricción determina la proporcionalidad entre la Fuerza de Fricción y la Fuerza Normal que hay entre dos cuerpos. Se representa con la letra griega “miu” μ.

Formula Fuerza de Friccion

Existen dos coeficientes de Fricción:

El Coeficiente de Fricción Estático: μs

Coeficiente de Friccion Estatica

Donde Fs es la Fuerza de Fricción Estática y N es la Fuerza Normal.

Al tratarse de un cociente de Fuerzas, las unidades se anulan, y μs es Adimensional.

El Coeficiente de Fricción Cinético: μk

Coeficiente de Friccion Cinetico

Donde Fk es la Fuerza de Fricción Cinética y N es la Fuerza Normal.

Al tratarse de un cociente de Fuerzas, las unidades se anulan, y μk es Adimensional.

La relación entre ambos Coeficientes es la siguiente:

Relacion coeficientes de friccion

Esta diferencia radica en que es más difícil sacar al objeto del reposo que mantenerlo en movimiento. Por eso el Coeficiente de Fricción Estático es Mayor.

Lo que nos lleva a la definición de dos especies de Fuerzas de Fricción:

Fuerza de Fricción Estática: Aquella fuerza mínima necesaria para sacar al objeto del reposo, sin que este llegue a un movimiento apreciable.

Fuerza de Fricción Cinética: Es la que actúa durante el movimiento relativo entre dos superficies.

 

Ejemplos de Fricción

1.- Un bloque pesa 100N. Se necesita una fuerza de 30N para mantenerlo en Movimiento Horizontal con un movimiento uniforme. ¿Cuál es el coeficiente de fricción cinético?

Desarrollo de la Solución:

Como el bloque se mueve horizontalmente, sobre el eje de las X, valga la redundancia, su peso es la normal que presiona a las superficies en contacto.

Solucion Ejemplo Friccion 1

2.- Un bloque de madera pesa 20N. Si una fuerza de 10N es necesaria para hacerlo mover uniformemente sobre una mesa, ¿Cuál es el coeficiente de fricción cinético?

Desarrollo de la Solución:

El bloque se mueve horizontalmente; su peso es la normal que presiona a las superficies en contacto.

Solucion Ejemplo Friccion 2

3.- En un experimento sobre fricción se necesitó una fuerza de 45N para arrastrar un cuerpo de 125N de peso sobre una superficie horizontal. Calcular el coeficiente de fricción.

Desarrollo de la Solución:

El cuerpo se mueve horizontalmente; su peso es la normal que presiona a las superficies en contacto.

Solucion Ejemplo Friccion 3

4.- El coeficiente de fricción cinético entre las superficies de dos metales es de 0.15. ¿Qué fuerza se necesita para deslizar un bloque de metal de 25N sobre una plancha de metal?

Desarrollo de la Solución:

El bloque de metal se mueve horizontalmente sobre la plancha de metal; su peso es la normal que presiona a las superficies en contacto.

Solucion Ejemplo Friccion 4

5.- Se requiere una fuerza de 50N para mover sobre la nieve un trineo que pesa 300N en un camino horizontal. ¿Cuál es el coeficiente de fricción cinética?

Desarrollo de la Solución:

El trineo se mueve horizontalmente sobre la nieve; su peso es la normal que presiona a las superficies en contacto.

Solucion Ejemplo Friccion 5

Citado APA: (A. 2017,05. Ejemplo de Fricción. Revista Ejemplode.com. Obtenido 05, 2017, de http://www.ejemplode.com/37-fisica/4529-ejemplo_de_friccion.html)

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