La fricción se define como la fuerza que se opone al movimiento entre cualquier superficie, capa de fluido y cualquier otro material en contacto entre sí. La fricción se produce debido a las irregularidades entre las superficies. Produce calor. Depende de la naturaleza de las superficies. La fricción siempre actúa entre dos superficies de contacto cualesquiera de los cuerpos. La fricción es una fuerza de contacto.
Por ejemplo, frotarnos las manos genera calor. Así se produce fricción al frotarnos las manos. Mientras conducimos un automóvil, si usamos el freno para detener o reducir la velocidad del automóvil, se produce una fricción entre los frenos y las ruedas, lo que hace que el automóvil disminuya la velocidad o se detenga.
Matemáticamente, la fricción se da como:
F = μη
dónde,
- F es la fuerza de fricción,
- μ es el coeficiente de fricción,
- η es la fuerza normal (= mg),
- m es la masa del objeto, y
- g es la aceleración de la gravedad (= 9,8 m/s 2 ).
Dado que la fricción es solo una fuerza, la unidad SI de fricción es Newton (N) .
Según la posición de los objetos o materiales en contacto, la fricción se puede categorizar en dos: Fricción Estática y Fricción Dinámica .
Analicemos ahora la diferencia entre los dos, comenzando por comprender sus conceptos básicos como,
¿Qué es la fricción estática?
El rozamiento estático se define como la fuerza de rozamiento que actúa entre las dos superficies cuando se encuentran en posición de reposo una con respecto a la otra.
Algunos ejemplos de fricción estática son,
- Lámpara apoyada sobre una mesa, y
- Al frotarse las manos se produce fricción estática.
Matemáticamente, la fricción estática se define como:
F s = μ s η
dónde,
- F s es la fuerza de fricción estática,
- μ s es el coeficiente de fricción estática,
- η es la fuerza normal (= mg),
- m es la masa del objeto, y
- g es la aceleración de la gravedad (= 9,8 m/s 2 ).
¿Qué es la fricción dinámica?
La fricción dinámica se define como la fuerza de fricción que se crea entre dos superficies cuando están en una posición de movimiento. También se le llama fricción cinética .
Algunos ejemplos de fricción dinámica son,
- Ruedas del objeto en movimiento,
- Rodaje de objetos por el suelo,
- natación, y
- Patinaje.
Matemáticamente, la fricción cinética se define como:
F k = μ k η
dónde,
- F k es la fuerza de fricción cinética,
- μ k es el coeficiente de fricción cinética,
- η es la fuerza normal (= mg),
- m es la masa del objeto, y
- g es la aceleración de la gravedad (= 9,8 m/s 2 ).
Diferencia entre fricción estática y fricción dinámica
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Fricción estática |
Fricción dinámica |
| La fricción estática se define como la fuerza de rozamiento que actúa entre dos superficies cuando se encuentran en posición de reposo una respecto de la otra. | La fricción dinámica se define como la fricción que se crea entre dos superficies cuando están en una posición de movimiento. |
| Ejemplos comunes son una lámpara que descansa sobre la mesa y mientras se frotan las manos, se produce fricción estática. | Los ejemplos comunes son las ruedas de los vehículos en movimiento, el rodamiento de objetos en el suelo y el patinaje. |
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Matemáticamente, la fricción estática se define como: F s = μ s η dónde,
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Matemáticamente, la fricción cinética se define como: F k = μ k η dónde,
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| La magnitud es mayor que la fricción dinámica porque tiene un mayor valor del coeficiente. | La magnitud es menor que la fricción estática porque tiene un valor menor del coeficiente. |
| Tiene magnitud máxima siempre que la fuerza aplicada no exceda su máximo y las superficies no se muevan. | Tiene magnitud constante independientemente de la velocidad a la que se mueven los dos objetos. |
| Depende de la magnitud de la fuerza aplicada. | Es independiente de la magnitud de la fuerza aplicada. |
| El coeficiente de fricción estática depende de la naturaleza de los materiales que están en contacto. | El coeficiente de fricción dinámica depende de la naturaleza del material y de la temperatura del material. |
| El valor de la fricción estática puede ser cero. | El valor de la fricción cinética nunca puede ser cero. |
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: Un hombre mueve una caja con una masa de 20 kgs. Averigüe la fuerza de fricción si tiene un coeficiente de fricción de 0,4.
Responder:
Dado que,
masa de la caja m = 20 kg.
coeficiente de fricción μ = 0,4
Fórmula de fricción
F = μη
η = mg = 20 × 9,8 = 196N
F = 0,4 × 196 = 78,5 N
Por lo tanto, la fuerza de fricción requerida es de 78,5 N.
Pregunta 2: Se ejerce una fuerza normal de 600N sobre una mesa de 12kg en el suelo. Tiene un coeficiente de fricción de 0,6. Encuentre la fricción estática ejercida sobre él.
Responder:
Dado que,
masa de la mesa m = 12kgs
Fuerza normal η = 600N
coeficiente de fricción estática μ s = 0,6
Fórmula de Fricción Estática F s = μ s η
Fs = 0,6 × 600 = 360N .
Por lo tanto, la fuerza de fricción estática requerida es de 360 N.
Pregunta 3: Está jugando contigo un niño que tiene una masa de 2 kg y está en reposo en el suelo. Si tiene la fuerza de 80 N de fuerza de fricción estática. ¿Encuentre su coeficiente de fricción?
Responder:
Dado
masa del juguete m = 2 kgs
Fuerza estática F s = 80 N
Fórmula F s = μ s η
fuerza normal η = mg = 2 × 9,8
η = 19.6N
F s = μ s η
80 = μs × 19,6
µs = 80/ 19,6
µs = 4,08
Por lo tanto, el coeficiente de fricción estática requerido es 4,08.
Pregunta 4: Una niña está jugando con una pelota de fútbol y luego la pateó con 250 N. Calcula la fricción cinética si tiene un coeficiente de fricción cinética de 0.4.
Responder:
Dado
La fuerza normal η= 250 N
coeficiente de fricción cinética μ k = 0,4
Fórmula F k = μ k η
F k = 0,4 × 250
= 100N
Por lo tanto, la fuerza de fricción cinética requerida es de 100 N.
Pregunta 5: Un tren se mueve con una velocidad uniforme con una fuerza de 500 N. Si la fricción cinética que se aplica al tren es de 1000 N. ¿Calcula el coeficiente de fricción cinética?
Responder:
Dado
fuerza normal η = 500N
Fuerza cinética F k = 100 N
Fórmula F k = μ k η
1000 = μk × 500
µk = 1000/500
µk = 2.
Por lo tanto, el coeficiente de fricción cinética requerido es 2 .
Pregunta 6: Un objeto de 2 kg de masa se mueve sobre una mesa. Si la fricción cinética se aplica al objeto es de 120 N y tiene un coeficiente de fricción de 0,6. Calcular la fuerza normal que se le aplica.
Responder:
Dado
La masa del objeto m = 2 kgs
Fricción cinética F k = 120 N
coeficiente de fricción cinética μ k = 0,6
Fórmula F k = μ k η
120 = 0,6 × η
η = 120/0,6
= 20 norte
Por lo tanto, la fuerza normal aplicada sobre el objeto es de 20 N.
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Artículo escrito por madireddykavya1 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA