¿Qué es la fricción estática?
La fricción estática es una fuerza que resiste el movimiento de dos objetos entre sí cuando los objetos están inicialmente en reposo. Un ejemplo simple es un bloque de madera que se encuentra en una rampa: se debe aplicar una fuerza para que el bloque se deslice por la rampa. Otro término, fricción cinética, se aplica a la fuerza que se opone a los objetos que ya se están moviendo entre sí. La fuerza de estas fuerzas puede calcularse y se conoce como el coeficiente de fricción. En situaciones de la vida real, el coeficiente de fricción estática casi siempre se encuentra mayor que el de cinética, pero en experimentos cuidadosamente controlados, donde las superficies de los objetos se han limpiado a fondo, los dos generalmente son los mismos.
típicamente, como la fuerza aplicada a un objeto en una superficie aumenta, la fuerza de fricción estática aumentará inicialmente para que coincida con él, por lo que el objeto típicamente se mueve. Después de cierto punto, sin embargo, el objeto comenzará a moverse, y en este punto, la fuerza de fricción wDiraré, de modo que se requiere menos fuerza para mantener el objeto en movimiento. Por ejemplo, la fuerza de fricción puede coincidir con la fuerza aplicada hasta 50 Newtons (la fuerza se mide en Newtons (N)), pero a partir de entonces, puede caer a 40 N. Por lo tanto, se requiere una fuerza de poco más de 50 N para que el objeto se mueva, pero a partir de entonces, poco más de 40 n serán suficientes.
Calculando el coeficiente
Los coeficientes de fricción estática se pueden calcular para cualquier material sólido o par de materiales. Por lo tanto, un valor de coeficiente podría aplicarse a la madera en madera, acero en acero o acero en madera. Una forma de calcular el valor de un par de materiales es colocar un bloque de un material en una rampa hecha de la otra: para un solo material, el bloque y la rampa estarían hechos de la misma sustancia. La pendiente en la rampa aumenta gradualmente, hasta que el bloque se desliza hacia abajo. El ángulo en el que esto sucede puede ser nosotrosed para calcular el coeficiente de fricción estática.
El coeficiente, cuando se usa en fórmulas y ecuaciones, recibe el símbolo μ: la letra griega Mu. Por lo general, se emplea un subíndice para distinguir los dos: μ s indica fricción estática, mientras que μ k significa fricción cinética. Por ejemplo, el μ s para acero en acero es 0.74, mientras que el μ k para este material es 0.57. Estos valores son para situaciones típicas de la vida real, y pueden variar un poco, dependiendo de las circunstancias. Dado que el valor μ s puede verse afectado por irregularidades de superficie, suciedad y trazas de otras sustancias, el valor μ k se considera más preciso, y es el que generalmente se da cuando se requiere un coeficiente simple de fricción.
.Factores que afectan la fricción
Una serie de factores contribuyen a la fricción estática, pero generalmente la más importante es la rugosidad de las superficies. Incluso cuando se suaviza, diferenteLos materiales variarán en términos de los detalles finos de sus superficies. En términos prácticos, ninguna superficie es completamente lisa, pero algunas tendrán mayores irregularidades que otras. La diferencia es obvia, en algunos casos: por ejemplo, una lámina de seda tiene una textura muy suave que crea menos fricción, mientras que un camino de asfalto seco es grueso, generando más resistencia al movimiento. Otros factores incluyen la atracción electrostática y los tipos de enlaces químicos débiles que pueden formarse entre las superficies.
Ejemplos
Muchas personas están familiarizadas con la fricción estática, ya que la encuentran casi a diario; Por ejemplo, es en el trabajo cuando alguien desliza un libro sobre una mesa. Inicialmente, se debe ejercer una pequeña cantidad de fuerza para que el libro se mueva, pero una vez que se mueve, la fricción cinética entra en juego y se requerirá menos esfuerzo para moverlo. La cantidad de fuerza requerida puede variar según las circunstancias. Por ejemplo, si un libro tiene una portada de la biblioteca y se humedeció, elWet Book requerirá más fuerza para moverse, mientras que un nuevo libro de bolsillo podría deslizarse muy fácilmente a través de una mesa de madera seca con una superficie barnizada.
Las tablas de coeficientes de fricción estática y cinética están disponibles para muchos materiales comunes y combinaciones de los mismos. Un valor más alto indica una mayor fricción, por lo que se debe aplicar más fuerza para causar movimiento. Por ejemplo, el μ s para aluminio en aluminio es 1.05 - 1.35, que es muy alto, mientras que el valor para politetrafluoroetileno (PTFE) en PTFE es 0.04, que es extremadamente bajo y lo hace muy resbaladizo. Es difícil empujar un automóvil detenido en movimiento debido a la fricción intencional entre los neumáticos y el suelo; Esto le permite al conductor más control y hace que el automóvil sea menos probable que patinee.
Calcular la distancia de frenado
Un ejemplo de la aplicación de fricción estática es calcular la distancia de ruptura para un automóvil a una velocidad dada y en condiciones particulares. En circunsta normalSe aplica NCES, cuando los neumáticos giran en el camino, se aplica la fricción estática, en lugar de cinética. El μ s para un neumático seco en una carretera seca es de aproximadamente 1.00, mientras que el valor de un neumático húmedo en una carretera húmeda es solo 0.2, esto significa que la distancia de ruptura será cinco veces mayor en condiciones húmedas. En condiciones secas, un automóvil que viaja a 31 millas por hora (50 kph) tiene una distancia de frenado de 33 pies (10 metros), mientras que en condiciones húmedas, la distancia de frenado sería de 164 pies (50 metros). Cuando los neumáticos se deslizan, en lugar de rodar, a lo largo de la superficie, como podría ser el caso en condiciones heladas, es la fricción cinética lo que es importante.