Deslizamiento (movimiento)

Movimiento relativo de dos superficies en contacto o separadas por una fina película de fluido.

El deslizamiento es un tipo de movimiento entre dos superficies en contacto. Esto puede contrastarse con el movimiento rodante . Ambos tipos de movimiento pueden ocurrir en los rodamientos .

El movimiento relativo o la tendencia hacia dicho movimiento entre dos superficies se resiste mediante la fricción . La fricción puede dañar o " desgastar " las superficies en contacto. Sin embargo, el desgaste se puede reducir mediante la lubricación . La ciencia y tecnología de la fricción, la lubricación y el desgaste se conoce como tribología .

El deslizamiento puede ocurrir entre dos objetos de forma arbitraria, mientras que la fricción por rodadura es la fuerza de fricción asociada con el movimiento de rotación de un objeto algo parecido a un disco u otro objeto circular a lo largo de una superficie. Generalmente, la fuerza de fricción de la fricción por rodadura es menor que la asociada con la fricción cinética por deslizamiento . ^[1] Los valores típicos del coeficiente de fricción por rodadura son menores que los de la fricción por deslizamiento. ^[2] La fricción por deslizamiento correspondiente normalmente produce mayores subproductos acústicos y térmicos. Uno de los ejemplos más comunes de fricción por deslizamiento es el movimiento de los neumáticos de los vehículos motorizados al frenar en una carretera , un proceso que genera calor y sonido considerables y que normalmente se tiene en cuenta al evaluar la magnitud de la contaminación acústica de la carretera . ^[3]

Fricción de deslizamiento

La fricción por deslizamiento (también llamada fricción cinética) es una fuerza de contacto que resiste el movimiento deslizante de dos objetos o de un objeto y una superficie. La fricción por deslizamiento es casi siempre menor que la fricción estática; Esta es la razón por la que es más fácil mover un objeto una vez que comienza a moverse que hacer que el objeto comience a moverse desde una posición de reposo.

${\displaystyle F_{k}=\mu _{k}\cdot N}$

Donde F _k , es la fuerza de fricción cinética. μ _k es el coeficiente de fricción cinética y N es la fuerza normal .

Ejemplos de fricción por deslizamiento

Las señales de Resbaladizo cuando está mojado alertan a los conductores que deben reducir la velocidad porque la fricción cinética entre los neumáticos y una superficie mojada es mucho menor que la de una superficie seca.

• trineo
• Empujar un objeto a través de una superficie
• Frotarse las manos (La fuerza de fricción genera calor).
• Un coche deslizándose sobre el hielo.
• Un coche patina al doblar una esquina.
• abriendo una ventana
• Casi cualquier movimiento en el que haya contacto entre un objeto y una superficie.
• Cayendo por una pista de bolos

Movimiento de fricción deslizante.

El movimiento de fricción por deslizamiento se puede modelar (en sistemas de movimiento simples) mediante la Segunda Ley de Newton.

${\displaystyle \sum F=ma}$

${\displaystyle F_{E}-F_{k}=ma}$

¿Dónde está la fuerza externa? ${\displaystyle F_{E}}$

• La aceleración ocurre cuando la fuerza externa es mayor que la fuerza de fricción cinética.
• La desaceleración (o parada) ocurre cuando la fuerza de fricción cinética es mayor que la de la fuerza externa.
  • Esto también sigue la primera ley del movimiento de Newton, ya que existe una fuerza neta sobre el objeto.
• La velocidad constante ocurre cuando no hay fuerza neta sobre el objeto, es decir, la fuerza externa es igual a la fuerza de fricción cinética.

Movimiento en un plano cepillado.

Diagrama de cuerpo libre de un bloque sujeto a fricción al deslizarse sobre un plano inclinado.

Un problema común que se presenta en las clases de introducción a la física es un bloque sujeto a fricción cuando se desliza hacia arriba o hacia abajo en un plano inclinado. Esto se muestra en el diagrama de cuerpo libre de la derecha.

La componente de la fuerza de gravedad en la dirección de la pendiente viene dada por: ^[4]

${\displaystyle F_{g}=mg\sin {\theta }}$

La fuerza normal (perpendicular a la superficie) viene dada por:

${\displaystyle N=mg\cos {\theta }}$

Por lo tanto, dado que la fuerza de fricción se opone al movimiento del bloque,

${\displaystyle F_{k}=\mu _{k}\cdot mg\cos {\theta }}$

Para encontrar el coeficiente de fricción cinética en un plano inclinado, se debe encontrar el momento en el que la fuerza paralela al plano es igual a la fuerza perpendicular; esto ocurre cuando el bloque se mueve a una velocidad constante en algún ángulo ${\displaystyle \theta }$

${\displaystyle \sum F=ma=0}$

${\displaystyle F_{k}=F_{g}}$o ${\displaystyle \mu _{k}mg\cos {\theta }=mg\sin {\theta }}$

Aquí se encuentra que:

${\displaystyle \mu _{k}={\frac {mg\sin {\theta }}{mg\cos {\theta }}}=\tan {\theta }}$¿Dónde está el ángulo en el que el bloque comienza a moverse a velocidad constante? ^[5] ${\displaystyle \theta }$

Referencias

1. Benjamin Silliman, Principios de física o filosofía natural , Ivison, Blakeman, Taylor & Company Publishers, 710 páginas (1871)
2. Hans-Jürgen Butt, Karlheinz Graf, Michael Kappl, Física y química de interfaces , Wiley Publishers, 373 páginas, ISBN  3-527-40413-9 (2006)
3. Hogan, C. Michael (1973). "Análisis del ruido en autopistas". Contaminación del agua, el aire y el suelo . 2 (3): 387–392. Código bibliográfico : 1973WASP....2..387H. doi :10.1007/BF00159677. S2CID  109914430.
4. "Nueva página 1". www.pstcc.edu . Consultado el 10 de abril de 2017 .
5. "Fricción". hiperfísica.phy-astr.gsu.edu . Consultado el 10 de abril de 2017 .