Cuando tienes frío, ¿qué es lo primero que haces? Aquí hay dos opciones: envuélvete en una manta caliente o masajea tus manos para calentarte. La cuestión ahora es ¿Por qué? Cuando nos tocamos las manos, ¿cómo se calientan? La fricción se genera al frotar nuestras manos, lo que produce calor. Esto nos da una sensación cálida.
Cuando lanzamos una pelota al suelo, comienza a moverse rápidamente. Sin embargo, ninguna fuerza debe operar en la dirección del movimiento y la pelota debe continuar rodando de acuerdo con la primera ley de Newton, pero esto no ocurre. En cambio, la pelota se detiene después de una distancia dada, lo que indica que una fuerza está operando sobre ella. Entonces, ¿qué es exactamente ‘Fricción’? ¿Por qué se requiere? Echémosle un vistazo más de cerca.
¿Qué es la fricción?
La fricción es una fuerza que se opone al movimiento de un elemento que se desliza o rueda con respecto a otro.
La atracción electromagnética entre las partículas cargadas de dos superficies en contacto lo provoca. Lo encontramos y lo usamos todos los días cuando los artículos entran en contacto entre sí. Aunque siempre funciona en la dirección opuesta a como un objeto desea deslizarse.
Por ejemplo, cuando deseamos detenernos o reducir la velocidad, usamos los frenos de los automóviles porque la fricción que se genera entre los frenos y las ruedas hace que el automóvil disminuya la velocidad o se detenga.
La fricción proporciona la tracción necesaria para caminar sin resbalar. En la mayoría de las situaciones, la fricción es beneficiosa. Sin embargo, proporcionan una cantidad significativa de resistencia a la propuesta. Además, aproximadamente el 20% de la potencia del motor de un automóvil se utiliza para vencer las fuerzas de fricción en las partes móviles. Echemos un vistazo a algunas de estas características en la siguiente sección.
Factores que afectan la fricción
La fuerza de fricción puede cambiar como resultado de los siguientes factores:
- Cuando dos superficies rugosas entran en contacto, el grado de fricción entre ellas es alto debido al excesivo enclavamiento de las superficies rugosas.
- Debido a que hay menos interconexión entre superficies lisas cuando dos superficies lisas están en contacto, el grado de fricción entre ellas es bajo.
- También se ve afectado por el peso del objeto o la cantidad de fuerza que ejerce sobre la superficie.
¿Qué causa la fricción?
Las irregularidades en las dos superficies en contacto producen fricción. Como resultado, cuando un objeto pasa sobre otro, las irregularidades en la superficie se entrelazan, causando fricción. Cuanto más rugosa sea la superficie, más irregularidades habrá y el rozamiento será mayor.
Tipos de fricción
Hay principalmente dos tipos de fricción:
1. Fricción Seca: Tiene lugar entre superficies sólidas. Tiene cuatro tipos.
- Fricción estática
- Friccion kinetica
- Fricción rodante
- Fricción de deslizamiento
2. Fricción de fluidos: Tiene lugar en líquidos y gases.
Efectos de la fricción
- También resulta en una pérdida de potencia.
- Podemos caminar, correr, jugar, etc. debido a la fricción.
- Genera calor, que puede usarse para calentar secciones de un artículo o para calentarnos a nosotros mismos.
- Durante cualquier operación, genera ruido.
Aplicación de Fricción
- La fricción es creada por el movimiento de pistones en un cilindro.
- Cuando se encienden las cerillas, entra en juego la fricción.
- Debido a que existe fricción entre la pluma y la pizarra, es factible escribir en libros y pizarras.
Leyes de fricción
Las siguientes son las cinco leyes de la fricción:
- La fricción entre el elemento en movimiento y la fuerza normal es proporcional y perpendicular.
- La fricción existe independientemente del área de contacto, siempre que haya una.
- La fricción del objeto está determinada por el tipo de superficie con la que entra en contacto.
- El coeficiente de fricción estática es mayor que el coeficiente de fricción cinética.
- La velocidad no tiene efecto sobre la fricción cinética.
Problemas de muestra
Problema 1: Una niña hace correr su carro de juguete sobre un piso de mármol seco, piso de mármol mojado, periódico y una toalla extendida en el piso. Organice la fuerza de fricción que actúa sobre el automóvil en diferentes superficies en orden creciente.
Responder:
La fuerza de fricción entre dos superficies está determinada por su naturaleza. Si las superficies en contacto son más rugosas, la fricción será mayor. Debido a que el piso de mármol húmedo es el menos abrasivo de los tres, estará sujeto a la menor cantidad de fuerza. Entonces, en orden de aspereza, el piso de mármol húmedo, el piso de mármol seco, el periódico y la toalla son los más ásperos. Como resultado, la fuerza estará en la misma secuencia.
Problema 2: ¿Puede la fricción ser cero?
Responder:
No, es imposible tener cero fricción porque cada superficie tendrá pequeñas irregularidades sin importar cuán lubricada esté.
Problema 3: ¿Cuál es la relación entre la fricción y la gravedad?
Responder:
La fórmula para la fuerza de fricción se da como:
F = μ norte
donde μ es el coeficiente de fricción y N es la fuerza normal.
Aquí,
N = miligramos
donde g es la aceleración de la gravedad o la fuerza de la gravedad.
La fuerza normal es una fuerza perpendicular aplicada a la superficie del cuerpo. Se actúa sobre el cuerpo por superficie bajo la influencia de la gravedad sobre el cuerpo en dirección hacia abajo.
La gravedad es la aceleración hacia abajo experimentada por cualquier persona en la superficie de cualquier planeta. Este es el responsable del peso experimentado por el cuerpo. En una superficie plana, el peso y la Normal tienen direcciones opuestas. La superficie en contacto produce fuerza de fricción.
La fricción es opuesta a la dirección del empuje que se aplica al cuerpo para que se mueva. Si la gravedad es muy fuerte, se vuelve más difícil deslizar un cuerpo sobre una superficie debido al aumento de la fuerza de fricción.
Problema 4: Cuando aplicamos los frenos en el automóvil, se retarda el movimiento; aunque es una fuerza interna. ¿Por qué?
Responder:
Para el sistema del automóvil, los frenos y la carretera por la que se mueve, la aplicación de los frenos constituye una fuerza externa, por lo que el automóvil se retarda. Es la fricción la que actúa contra el movimiento del automóvil.
Problema 5: ¿Por qué la fricción es una fuerza no conservativa?
Responder:
La fricción es una fuerza no conservativa porque la cantidad de trabajo realizado por la fricción depende de la trayectoria.