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. Puede contrastarse con el movimiento de rodadura . Ambos tipos de movimiento pueden darse en los cojinetes .

El movimiento relativo o la tendencia a dicho movimiento entre dos superficies se ve resistido por la fricción . Esto significa que la fuerza de fricción siempre actúa sobre un objeto en la dirección opuesta a su velocidad (en relación con la superficie sobre la que se desliza). La fricción puede dañar o " desgastar " las superficies en contacto. Sin embargo, el desgaste se puede reducir mediante lubricación . La ciencia y la tecnología de la fricción, la lubricación y el desgaste se conocen como tribología .

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

Fricción deslizante

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; por eso es más fácil mover un objeto una vez que empieza a moverse que hacer que el objeto empiece 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 carretera resbaladiza cuando está mojada alertan a los conductores de 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 derrapando al girar en una curva
• Abrir una ventana
• Casi cualquier movimiento en el que haya contacto entre un objeto y una superficie.
• Caerse por una pista de bolos

Movimiento de fricción deslizante

El movimiento de fricción deslizante se puede modelar (en sistemas simples de movimiento) 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 se produce cuando la fuerza externa es mayor que la fuerza de fricción cinética.
• La desaceleración (o detención) ocurre cuando la fuerza de fricción cinética es mayor que la de la fuerza externa.
  • Esto también sigue la primera ley de 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 inclinado

Diagrama de cuerpo libre de un bloque sujeto a fricción mientras se desliza sobre un plano inclinado

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

El componente de la fuerza de gravedad en la dirección de la pendiente viene dado 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, como 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 una velocidad constante? ^[5] ${\displaystyle \theta }$

Referencias

1. Benjamin Silliman, Principios de física o filosofía natural , Ivison, Blakeman, Taylor & Company, 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 las carreteras". Contaminación del agua, el aire y el suelo . 2 (3): 387–392. Bibcode :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". hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Consultado el 10 de abril de 2017 .