Llamamos fricción al efecto rozamiento entre superficies de dos cuerpos en contacto.
FRICCIÓN
Las leyes del rozamiento
Las principales son:
-La fuerza de rozamiento es siempre de sentido contrario a la fuerza que empuja al cuerpo.
-El valor de la fuerza de rozamiento es siempre menor o, a lo sumo, igual que el de la fuerza que empuja al cuerpo. Por lo tanto, la fuerza de rozamiento nunca es capaz de mover un cuerpo, pero sí de frenarlo.
-La fuerza de rozamiento es prácticamente independiente de la superficie de contacto.
-La fuerza de rozamiento depende de la naturaleza de los cuerpos en contacto, así como del estado en que se encuentran sus superficies. Cuanto más pulidas se encuentren las superficies en contacto, menor es el rozamiento.
Llamamos fricción al efecto rozamiento entre superficies de dos cuerpos en contacto. Cuando un cuerpo se desliza sobre otro, o rueda sobre su superficie, se origina una fuerza que se opone al movimiento; esta fuerza se llama rozamiento. Las rugosidades superficiales de los cuerpos son las que originan estas fuerzas y, ajustándose unas a otras, frenan el movimiento. El rozamiento existe porque ninguna superficie es totalmente lisa; por esto, cuando una superficie ejerce presión sobre otra, las rugosidades de ambas, por mínimas que sean, se engranan unas con otras. Mientras más pulidas sean las superficies, menor será la fuerza del rozamiento y viceversa.
La ausencia de rozamiento haría más fácil arrastrar grandes pesos, pero no podríamos caminar, ni tomar objetos ya que todo se nos resbalaría de las manos. El rozamiento produce también desgaste, incluso en los metales.
Ventajas y desventajas El rozamiento es muy importante técnicamente hablando, ya que influye en el rendimiento de las máquinas. Para evitarlo, distintos tipos, suavizando además estas superficies con ayuda de lubricantes.
En otras ocasiones, las fuerzas de rozamiento suelen ser muy útiles como es el caso de las ruedas de los automóviles, que no podrían avanzar sobre las calles si no fueran “frenadas” por la superficie de éstas.
Resistencia del aire
Al desplazarse un objeto en el aire las moléculas de éste chocan contra él, produciendo un rozamiento que se llama resistencia del aire, ésta crece al la velocidad del objeto.
El rozamiento produce también calor, ejemplo, un meteorito, al cruzar la atmósfera terrestre, se calienta hasta hacerse pedazos.
Rozamiento en el agua Cuando un cuerpo se mueve dentro del agua experimenta un rozamiento que se llama arrastre. La mayoría de tienen forma aerodinámica, la que adopta un ave replegando las alas al sumergirse en el agua para cazar un pez.
El aerodeslizador
Fue creado por el ingeniero Christopher Cockerell, en 1955. La idea consistía en utilizar un potente chorro de aire para conseguir que una embarcación se elevara sobre el agua y pudiera moverse sin rozamiento. El aire es aspirado y expulsado con fuerza por debajo de la nave. Unas faldas flexibles alrededor del casco impiden que el aire se escape.
Las hélices propulsan la embarcación, que se mueve así sobre un colchón de aire con menos rozamiento.
– La fuerza de rozamiento es directamente proporcional a la fuerza normal que actúa entre las superficies en contacto.
– La fuerza de rozamiento es prácticamente independiente de la velocidad con que se desplaza un cuerpo sobre el otro, varía ligeramente con la velocidad, pero esta variación es tan pequeña que la fuerza se considera constante.
– Para un mismo par de cuerpos el rozamiento es mayor en el momento del arranque que cuando se ha iniciado el movimiento. Si sobre un cuerpo apoyado en una superficie se aplica una fuerza que vaya aumentando paulatinamente, justo hasta que empiece a moverse, la fuerza que se necesita para mantener este movimiento es menor que la que se ha necesitado para iniciarlo.
Dos fuerzas de rozamiento pueden definirse como: fuerza de rozamiento estático, que es la que se opone a que el cuerpo deje el estado de reposo e inicie el movimiento; y fuerza de rozamiento cinético, que es la fuerza que se opone a que el cuerpo mantenga el movimiento rectilíneo uniforme.
ROZAMIENTO POR DESLIZAMIENTO
El rozamiento por deslizamiento se opone al movimiento de un objeto que se desplaza sobre una superficie.
Depende de la naturaleza de las superficies en contacto y del peso del objeto.
Si hace falta una fuerza de 10 kg. para deslizar un bloque que pesa 50 kg., hará falta una fuerza de 20 kg. para deslizar un bloque de 100 kg. de peso.
El rozamiento no depende del área de las superficies en contacto.
Ejemplos de rozamiento
– La energía mecánica se puede convertir en calor a través del rozamiento; todo el trabajo mecánico realizado para producir calor por rozamiento aparece en forma de energía en los objetos sobre los que se realiza el trabajo.
– El empleo del tornillo como mecanismo simple (en ese caso también se denomina husillo o tornillo sin fin) aprovecha la ganancia mecánica del plano inclinado.
Esta ganancia aumenta por la palanca que se suele ejercer al girar el cilindro, pero disminuye debido a las elevadas pérdidas por rozamiento de los sistemas de tornillo. Sin embargo, las fuerzas de rozamiento hacen que los tornillos sean dispositivos de fijación eficaces.
– Si una persona empuja un triciclo con una fuerza de magnitud igual a la fuerza de rozamiento que se opone al movimiento del triciclo, las fuerzas se compensarán, produciendo una fuerza resultante nula.
Eso hace que se mueva con velocidad constante. Si la persona deja de empujar, la única fuerza que actúa sobre el triciclo es la fuerza de rozamiento. Como la fuerza ya no es nula, el triciclo experimenta una aceleración, y su velocidad disminuye hasta hacerse cero.
– El rozamiento actúa en muchas de las partes de una bicicleta. En algunas, como por ejemplo entre las pastillas del freno y las ruedas, es importante que exista rozamiento. En otras, como los piñones, es deseable reducirlo al mínimo.
– Un pilote puede soportar su carga tanto en su base como en cualquier parte de su estructura por el rozamiento superficial.
– En los dispositivos mecánicos la energía no empleada para realizar trabajo útil se disipa como calor de rozamiento, y las pérdidas de los circuitos eléctricos se producen fundamentalmente en forma de calor.
– Por mucho que se mueva, incline o ladee un giróscopo, el volante mantendrá su plano de rotación original mientras siga girando con suficiente velocidad para superar el rozamiento de los rodamientos sobre los que va montado.
– Durante el vuelo de naves espaciales supersónicas, el rozamiento genera una cantidad significativa de calor.
– Todas las máquinas deben superar algún tipo de rozamiento cuando realizan su trabajo.
– El metamorfismo que se produce como resultado del movimiento y presión entre dos bloques rocosos recibe el nombre de dinamometamorfismo o metamorfismo cataclástico y tiene lugar en fracturas con movimiento (fallas) y produce trituración mecánica pero también calor por rozamiento.
– Los aviones supersónicos actuales se construyen con materiales avanzados capaces de resistir el calor provocado por el rozamiento del aire a velocidades tan elevadas.
– Los motores necesitan ser lubricados para disminuir el rozamiento o desgaste entre las piezas móviles.
