Aumento y reducción de la fricción

La fuerza que actúa entre dos cuerpos que se deslizan o intentan deslizarse uno contra el otro se conoce como rozamiento. Por ejemplo, cuando empujamos una caja por un suelo irregular, el rozamiento se encarga de dificultar la tarea.

La fricción también se conoce como fuerza opuesta ya que siempre actúa en la dirección opuesta de un cuerpo que se mueve o intenta moverse. Un cuerpo en movimiento se frena debido a la virtud de la fricción. A veces, la fricción es útil ya que evita que las llantas de los autos patinen en la carretera y también nos ayuda a caminar sobre el pavimento sin resbalar. Al caminar, el roce que se produce entre la pisada de los zapatos y el suelo evita que resbalemos.

A veces, demasiada fricción es innecesaria y queremos reducir la fricción. Por ejemplo, la fricción entre las piezas de la máquina reduce la eficiencia de la máquina y, para reducir esta fricción, engrasamos las piezas de la máquina. El aceite ayuda a separar las superficies y esto ayuda a reducir la fricción entre ellas.

Factores que afectan la fricción

Hay muchos factores que afectan las condiciones de fricción en la interfaz entre dos superficies en movimiento relativo. Estos factores son los siguientes:

• Acabado de la superficie : el coeficiente de fricción se ve afectado drásticamente por la rugosidad, el número e incluso los puntos de contacto direccional de las asperezas en las superficies.
• Temperatura : el nivel general de frío o calor o frío en un entorno puede afectar la fricción. Por ejemplo, la temperatura determina si un aditivo antidesgaste o de presión extrema será efectivo en ciertas aplicaciones.
• Carga operativa: la fricción varía directamente con la carga. Una carga que exceda la capacidad diseñada aumentará drásticamente el coeficiente de fricción por fricción.
• Velocidad relativa: aumentar la velocidad más allá del nivel de seguridad especificado aumentará drásticamente la fricción.
• Naturaleza del movimiento relativo entre las superficies : el coeficiente de fricción también se ve afectado por el movimiento deslizante frente al movimiento rodante.

Métodos para aumentar la fricción

Método 1: Cree un punto de contacto irregular, rugoso o adhesivo. Cuando dos o más cuerpos se deslizan o se frotan entre sí, pueden suceder tres cosas: pequeñas irregularidades, rincones y grietas en las superficies pueden engancharse entre sí; una o ambas superficies pueden deformarse debido al movimiento; y, por último, los átomos dentro de cada superficie pueden interactuar entre sí. Prácticamente, estos tres efectos hacen lo mismo: generar fricción. Una interacción del adhesivo con otras superficies (como pegamento pegajoso, etc.) es una manera fácil de aumentar la fricción.

Método 2: Presionar las dos superficies juntas con más fuerza. Un principio fundamental de la física básica es que el rozamiento que experimenta un cuerpo es directamente proporcional a su fuerza normal. Esto implica que podemos aumentar la fricción entre dos superficies si presionamos las superficies entre sí con una fuerza mayor.

Método 3: detener cualquier movimiento relativo. Es decir, si un cuerpo está en movimiento con respecto a otro cuerpo, deténgalo. Hasta ahora, nos hemos centrado en la fricción por deslizamiento, que también se conoce como fricción cinética: la fricción que se produce entre dos cuerpos cuando se deslizan uno contra el otro. De hecho, esta fricción es diferente de la fricción estática, que ocurre cuando un cuerpo comienza a moverse uno contra otro. La fricción entre dos cuerpos es la más alta justo cuando comienzan a moverse uno contra el otro. Esta fricción disminuye, una vez que se ponen en movimiento gradualmente. Esta es una de las razones más importantes por las que es más difícil empezar a empujar un cuerpo pesado que mantenerlo en movimiento.

Método 4: Retire la lubricación entre las dos superficies. El aceite, la grasa, la vaselina, etc. son lubricantes que pueden reducir en gran medida la fricción entre dos objetos o superficies. Esto se debe al hecho de que la fricción entre dos sólidos es mucho mayor que la fricción entre esos sólidos y el líquido entre ellos. Para aumentar la fricción, debemos eliminar los lubricantes del escenario, utilizando solo piezas secas y sin lubricar para generar fricción.

Método 5: Aumente la viscosidad del fluido. Además de los objetos sólidos, los fluidos (líquidos) y los gases (como el aire) también pueden generar fricción. La cantidad de fricción generada por un fluido cuando pasa contra un sólido depende de varios factores. Uno de los más fáciles de controlar es la viscosidad del fluido, ya que cuanto mayor es la viscosidad del líquido, mayor es la fricción entre el fluido y el sólido. Los fluidos altamente viscosos (los que son “espesos”, “pegajosos”, etc.) generan más fricción que los fluidos menos viscosos (los que son “suaves” y “líquidos”).

Método 6: Aumente el área expuesta al aire. Como se señaló en el punto anterior, los fluidos como el agua y el aire pueden generar fricción al moverse contra objetos sólidos. La fuerza de fricción que experimenta un objeto cuando se mueve a través de un fluido se llama arrastre. Una de las propiedades más importantes de la resistencia es que los objetos con un área de superficie más grande que el fluido a medida que se mueven a través de él tienen una mayor resistencia.

Método 7: Use una forma que tenga un mayor coeficiente de arrastre. Una variedad de formas interactúan con los fluidos en una variedad de formas a medida que pasan a través de ellos; esto implica que algunas formas pueden tener una mayor resistencia que otras formas que están hechas de la misma cantidad de material. El coeficiente de arrastre es la cantidad que mide la cantidad relativa de arrastre que hace una forma, por lo tanto, se dice que las formas con arrastres altos tienen coeficientes de arrastre altos.

Método 8: Utilice un material menos permeable. Algunos materiales son permeables a los fluidos. En términos sencillos, tienen agujeros que permiten que el fluido pase a través de ellos. Esto reduce fácilmente el área del objeto contra el que el fluido puede empujar y esto reduce la fuerza de arrastre. Esta propiedad se mantiene incluso si son orificios microscópicos: siempre que los orificios sean lo suficientemente grandes como para permitir que parte del fluido atraviese el objeto, se reducirá la resistencia. Esta es la razón por la cual los paracaídas que están diseñados para producir mucha resistencia para disminuir la velocidad de caída del usuario, están hechos de seda o nailon ligero y fuerte y no de gasa o filtros de café.

Método 9: Aumenta la velocidad del objeto. No importa cuál sea la forma de un objeto o cuán menos o más permeable sea el material del que está hecho, la resistencia que crea siempre aumentará a medida que vaya más rápido. Cuanto más rápido se mueve un cuerpo, más fluido tiene que moverse y, por lo tanto, mayor resistencia experimenta. Los cuerpos que se mueven a velocidades muy altas experimentarán una fricción muy alta debido al arrastre, por lo que estos objetos deben ser aerodinámicos o de lo contrario se desmoronarán bajo la fuerza del arrastre.

Métodos para reducir la fricción

Método 1: Objetos que se mueven en fluidos como botes, aviones, automóviles, etc., la forma de su cuerpo debe ser aerodinámica para reducir la fricción entre los cuerpos de los objetos como el fluido.

Método 2: la fricción se puede reducir puliendo la superficie de un cuerpo, ya que el pulido hace que la superficie sea suave y uniforme.

Método 3: Deben aplicarse lubricantes como aceite o grasa a las piezas de la máquina con regularidad para reducir la fricción entre ellas.

Método 4: Supongamos que un objeto rueda sobre una superficie, la fricción entre el objeto rodante y la superficie se puede reducir usando cojinetes de bolas.

Método 5: La fricción entre dos superficies también se puede reducir reduciendo el contacto entre las superficies.

Método 6: Los rodamientos de bolas se utilizan en la fabricación de vehículos, bicicletas y vehículos para reducir la fricción.

Ejemplos de preguntas sobre la fricción

Pregunta 1: ¿Qué sucede cuando disminuyes la cantidad de fricción?

Responder: 

Menos fricción significa que es más difícil detenerse. El escenario de baja fricción les ocurre a los automóviles cuando llueve. Es por eso que a menudo hay tantos accidentes. Aunque la fricción de los frenos todavía está presente, los frenos pueden estar mojados y las ruedas no están en tanto contacto con la superficie del suelo.

Pregunta 2: ¿Cuáles son las 3 formas en que se puede reducir la fricción?

Responder: 

Pulido de la superficie rugosa. Agregar cojinetes o ruedas entre las partes móviles de una máquina o vehículos reduce la fricción y permite un movimiento suave, ya que la fricción de rodadura es menor que la fricción de deslizamiento.

Pregunta 3: ¿Podemos reducir la fricción a cero?

Responder: 

La fricción se puede reducir en gran medida puliendo superficies o usando una gran cantidad de lubricantes como aceite, agua o grasa, pero no podemos reducir la fricción a cero. No podemos eliminar por completo la fricción, ya que es necesaria para cualquier movimiento, sin ella no podemos imaginar ningún movimiento, ya que no hay movimiento en una superficie lisa.

Pregunta 4: ¿De qué factores depende la fricción?

Responder: 

La fricción depende principalmente de dos factores: 1) el material que está en contacto con el cuerpo 2) la fuerza que empuja los dos cuerpos juntos

Pregunta 5: ¿Depende la fricción de la masa?

Responder: 

La fricción NO depende de la masa del cuerpo. Solo depende de la fuerza normal y la rugosidad de la superficie en contacto, ya que se genera solo durante el contacto real.

Pregunta 6: ¿Cómo llamamos a la sustancia que se utiliza para reducir la fricción?

Responder: 

Un lubricante es generalmente una sustancia orgánica, introducida para reducir la fricción entre las superficies en contacto mutuo, lo que finalmente reduce el calor generado cuando las superficies se mueven. Por lo tanto, ayuda a reducir la fricción y facilita el movimiento.