La fricción es una fuerza opuesta que restringe el movimiento de un cuerpo sobre la superficie de otro cuerpo en contacto con él. Es absolutamente necesario para el movimiento de cualquier objeto sobre otro. Es como un mal necesario que daña y ayuda. Su función dual se puede entender con el ejemplo de caminar, podemos caminar porque hay fricción, y estamos caminando a cierta velocidad baja debido a la fuerza opuesta proporcionada por la fricción.
Además, como en el caso de una pelota que rueda o se desliza libremente por el suelo, la pelota finalmente llega a detenerse debido a la fuerza de fricción que actúa entre la pelota y el suelo durante su movimiento. Esto significa que si una fuerza actúa en la dirección de derecha a izquierda, la fricción actúa en la dirección de izquierda a derecha y viceversa, también es cierto que si la fuerza actúa en la dirección de izquierda a derecha, la fricción actuará en la dirección opuesta es de De derecha a izquierda.
Hay algunas fuerzas que solo entran en acción cuando están en contacto entre sí. Se conoce como las fuerzas de contacto. Lo ofrecen los sólidos, los líquidos y también los gases, pero es máximo en el caso de los sólidos y mínimo en el caso de los gases. Los efectos de la fricción incluyen el desgaste gradual de las cosas; esto se puede ver en ejemplos como las suelas irregulares de nuestros zapatos, los neumáticos de bicicleta que se desgastan y la acción deliberada de frotar papel de lija sobre una superficie.
La fricción solo se puede reducir, no se puede eliminar. Podemos reducir la fricción con la ayuda de lubricantes en la superficie en contacto. La reducción de la fricción ayuda a un mejor movimiento de los objetos entre sí. Si una superficie es muy áspera, debemos suavizarla para el movimiento usando algunos lubricantes efectivos como aceite o grasa, como en el caso de las piezas de maquinaria, usamos el método de engrase para evitar la fricción entre las piezas cuando funcionan.
Si reducimos la fricción a cero, no se producirán movimientos, ya que entonces el objeto no se moverá, simplemente se deslizará sobre la superficie del otro y, por lo tanto, se requiere una fricción mínima para que se produzca cualquier tipo de movimiento entre dos objetos. o superficies. Como por ejemplo, no podemos caminar en el hielo porque su superficie es más suave y por lo tanto tiene la menor fricción y, por lo tanto, resbalamos cada vez que intentamos caminar allí. Por lo tanto, para el patinaje sobre hielo o cualquier otra actividad en la superficie del hielo, debemos usar zapatos o botas de patinaje sobre hielo especialmente diseñados que tengan extremos con superficies rugosas para garantizar que tengamos la fricción necesaria para nuestro movimiento.
Superficies en contacto
¿Qué causa la fricción?
La fricción es una fuerza que resiste o se opone al movimiento relativo entre dos objetos o materiales. Varias razones son responsables de que esta fuerza contraria entre en acción. Entre varias otras causas, la causa principal de esta fuerza resistiva o fuerza de fricción es la adhesión molecular, la rugosidad superficial que depende de la naturaleza de la superficie y del cuerpo en contacto, y las deformaciones en la superficie o en el objeto en movimiento.
- La adherencia es la fuerza molecular que resulta cuando dos materiales se ponen en estrecho contacto entre sí. Al igual que hay una fuerza de adhesión entre la superficie del vidrio y el agua, es por eso que cuando se vierte en un vaso moja la superficie del vidrio.
- Todos los objetos tienen una superficie rugosa, independientemente de que se vean más suaves a simple vista. Pero cuando observamos a través de un microscopio, encontramos que las superficies de todos los objetos tienen bordes ásperos. Y por lo tanto, dos superficies rugosas, cuando entran en contacto entre sí, generan una fuerza de fricción o una fuerza opuesta que a veces puede convertirse en calor entre ellas. El grado de fricción aumenta cuando aumenta la rugosidad, ya que es más difícil caminar por un camino con muchos guijarros y más fácil caminar por un camino nivelado.
- Las deformaciones en el cuerpo o en la superficie del cuerpo en contacto pueden generar fricción durante su movimiento. Cuantas más deformaciones hay en la superficie, mayor es la fuerza de fricción o de oposición para detener su movimiento y, por lo tanto, tenemos que usar algunos lubricantes en algunos casos para deshacernos de esas fuerzas de fricción o de oposición.
Las balanzas de resorte proporcionan un método de medición de masa que es simple, conveniente y económico. La masa se cuelga del extremo del resorte y la deflexión del resorte debido a la fuerza gravitatoria hacia abajo sobre la masa se mide con una escala. Podemos usar esto para realizar y determinar experimentalmente las diferentes fuerzas de fricción en el caso de diferentes objetos.
Las observaciones se utilizan para determinar lo siguiente:
- La fuerza que actúa sobre un objeto colgado al final de la balanza.
- La fuerza de rozamiento ejercida por el cuerpo.
- La magnitud de la presión ejercida por el cuerpo.
- Movimiento relativo entre el objeto y la balanza.
Una de las formas de determinar el coeficiente de fricción entre dos superficies es tirar de un objeto, usando una báscula de resorte que se usa para medir el peso del objeto. Si colocamos un objeto sobre otra superficie y luego lo tiramos, podemos determinar la cantidad de fuerza requerida para mover el objeto hacia cualquier superficie.
Factores que afectan la fricción
Rugosidad/suavidad del objeto deslizante
La fricción generada depende de la rugosidad y suavidad del objeto deslizante. Cuanto más áspero sea el objeto, más fricción se generará y, por lo tanto, su movimiento se verá restringido. Cuanto más suave es el objeto, más suavemente se puede mover.
bola suave
Pelota áspera
Como podemos ver en la imagen, la bola lisa que tiene una superficie más suave puede recorrer una distancia mayor que la bola rugosa.
No podemos sostener un vaso con las manos aceitosas. Nuestras manos están grasosas y suaves, y sabemos que una superficie lisa ofrece una menor interacción con el vidrio. Y por lo tanto, tiende a deslizarse. Otro ejemplo de esto es que mientras caminamos por terrenos montañosos y acuáticos, usamos zapatos deportivos con ranuras para que los zapatos ásperos establezcan un mejor bloqueo con los terrenos montañosos, aumentando la fricción, brindando más agarre y disminuyendo las posibilidades de resbalar.
Rugosidad/lisura de la superficie
La fricción depende de la naturaleza de la superficie en contacto. Si la superficie es rugosa, la fricción generada por el movimiento opuesto del objeto es mayor en comparación con la superficie más lisa.
Por ejemplo, es difícil caminar por un camino lleno de pequeños guijarros o un áspero agrietado con tantas grietas entre ellos que en un camino más suave y nivelado.
La fuerza de oposición generada durante la marcha por la carretera más accidentada en el primer caso es mayor que en el segundo caso.
Forma/diseño del objeto
La forma y el diseño del objeto determinan el área de la superficie en contacto con la superficie sobre la que se mueve. Por ejemplo, si la forma del cuerpo es aerodinámica, mientras viaja en el agua o en el aire, experimentará una fuerza de fricción menor que se opone a su movimiento que cualquier otra forma.
Lo que importa es el área de contacto, no el área general de la superficie sobre la que se mueve algo. Si una pelota de 8 cm de diámetro está rodando en una habitación pequeña o en un estadio, no hay diferencia siempre que el material del piso y la velocidad de rodar sean los mismos. Además, si un cuerpo tiene el punto de contacto más corto, la fuerza de fricción generada también es mucho menor en comparación con el deslizamiento del objeto; se prefiere hacer rodar el objeto para obtener una fricción menor.
Entonces, si dos objetos están en movimiento (considerando que están hechos del mismo material y la forma se mueve a la misma velocidad), entonces el cuerpo más grande sufrirá una mayor fricción debido a su área de contacto más grande, lo que generará una fuerza de fricción o oposición relativamente mayor. fuerza relativa a su movimiento.
Fuerza normal que actúa sobre los cuerpos deslizantes.
La fuerza de fricción o la fuerza opuesta que restringe el movimiento del cuerpo también depende de la fuerza normal que actúa sobre los cuerpos deslizantes. Por lo general, pensamos en la fuerza normal como opuesta al peso siguiendo el par acción-reacción newtoniano. Entonces, cuanto mayor sea la masa o el peso del objeto, mayor será la reacción o la fuerza normal generada. A medida que aumenta la fuerza y la magnitud de la fuerza normal generada perpendicularmente, que es la fuerza entre las superficies «deslizantes», también aumenta la fuerza o la magnitud de la fuerza de fricción o la fuerza opuesta.
La fuerza de fricción o fuerza opuesta es una fuerza que se opone a dos objetos que se deslizan uno contra el otro, y actúa como una fuerza de contacto como la fuerza normal. Mientras que la fuerza normal actúa de forma perpendicular a la superficie plana, la fricción actúa en una dirección a lo largo de la superficie plana de un objeto.
Coeficiente de fricción
La fuerza de fricción depende del coeficiente de fricción de la superficie. Cuanto mayor es el coeficiente de fricción de la superficie, mayor es la fuerza requerida para moverla sobre esa superficie. El coeficiente de fricción, µ, es la cantidad de fricción que existe entre dos superficies. Un valor bajo del coeficiente de fricción indica que la fuerza requerida para deslizar el objeto es menor que la fuerza requerida cuando el coeficiente de fricción es alto. La fuerza de fricción tiene la siguiente fórmula:
F = µN
Donde F= fuerza de fricción
µ = Coeficiente de fricción
N = fuerza de reacción normal
Ejemplos de problemas
Pregunta 1: ¿Qué es la fricción?
Responder:
Fricción, fuerza que resiste el deslizamiento o rodadura de un objeto sólido sobre otro. Las fuerzas de fricción, como la tracción necesaria para caminar sin resbalar, pueden ser beneficiosas, pero también presentan una gran oposición al movimiento.
Pregunta 2: ¿Cuáles son las dos ventajas y desventajas de la fricción?
Responder:
La fricción produce un calor innecesario que conduce al desperdicio de energía. La fuerza de fricción actúa en la dirección opuesta del movimiento, por lo que la fricción frena el movimiento de los objetos en movimiento. Los incendios forestales se producen por el roce entre las ramas de los árboles.
Pregunta 3: ¿Cuáles son las causas de la fricción?
Responder:
La fricción es una fuerza resistiva, que entra en juego cuando hay un movimiento relativo entre dos cuerpos en contacto. La fuerza de fricción entre dos cuerpos depende principalmente de tres factores: (I) la adherencia entre las superficies del cuerpo (ii) la rugosidad de la superficie (iii) la deformación de los cuerpos.
Pregunta 4: ¿Qué es la forma aerodinámica explicada con un ejemplo?
Responder:
Una forma especial del cuerpo que reduce la fricción del fluido se llama forma aerodinámica. Ejemplo: Los animales acuáticos como peces, cocodrilos y tiburones y los vehículos como automóviles, vuelos, barcos actúan. Las formas aerodinámicas ayudan a reducir la cantidad de arrastre de aire cuando un objeto se mueve.
Pregunta 5: ¿Depende la fricción del área superficial?
Responder:
La fricción es una fuerza de contacto cuando dos superficies interactúan. Por lo tanto, la fricción depende de la superficie de contacto a medida que aumenta la superficie de contacto, la fuerza de fricción también aumenta.
Pregunta 6: Encuentra la fuerza de fricción si el coeficiente de fricción es 0.25 y la reacción normal que ofrece la superficie es 5N.
Solución:
Como sabemos que, F = µ N
Dado, µ = 0.25
N = 5N
F = µN
Por lo tanto, F = 0,25 × 5N
Por lo tanto, F = 1.25N
Por tanto, la fuerza de rozamiento ejercida es de 1,25 N.
Pregunta 7: ¿Cuál es el coeficiente de fricción si la fuerza de fricción ejercida es de 125N y la fuerza de reacción normal ofrecida es de 200N?
Solución:
Como sabemos que
F = µN
Dado, F = 125N
N= 200N
µ = 0,625
Por lo tanto, el coeficiente de fricción es 0,625.
Pregunta 8: ¿Cuál es la reacción normal que ofrece la superficie si la fuerza de fricción generada fue de 60 N y el coeficiente de fricción de 0,6?
Solución:
Como sabemos que
F = µN
Dado, F = 60N
µ = 0,6
Por tanto, la reacción normal generada por la superficie es de 100N.
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Artículo escrito por dheerajhinaniya y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA