El fenómeno de pegado-deslizamiento , también conocido como fenómeno de deslizamiento-pegado o simplemente pegado-deslizamiento , es un tipo de movimiento que exhiben los objetos en contacto deslizándose unos sobre otros. El movimiento de estos objetos no suele ser perfectamente suave, sino más bien irregular, con breves aceleraciones (deslizamientos) interrumpidas por paradas (pegados). El movimiento de pegado-deslizamiento normalmente está relacionado con la fricción y puede generar vibración (ruido) o estar asociado con el desgaste mecánico de los objetos en movimiento, por lo que a menudo es indeseable en dispositivos mecánicos. [1] Por otro lado, el movimiento de pegado-deslizamiento puede ser útil en algunas situaciones, como el movimiento de un arco a lo largo de una cuerda para crear tonos musicales en un instrumento de cuerda frotada . [2]
En el caso del movimiento de adherencia y deslizamiento, la fuerza de fricción suele comportarse de forma irregular en función del tiempo, como se ilustra en la figura de fricción cinética estática. Al principio, el movimiento es relativamente escaso y la fuerza aumenta hasta alcanzar un valor crítico que se establece multiplicando el coeficiente de fricción estática por la carga aplicada (la fuerza retardante sigue aquí las ideas estándar de fricción de las leyes de Amonton) . Una vez que se supera esta fuerza, el movimiento comienza con una carga mucho menor, que está determinada por el coeficiente de fricción cinética , que casi siempre es menor que el coeficiente estático. A veces, el objeto en movimiento puede quedar "atascado", con aumentos locales de la fuerza antes de que comience a moverse de nuevo. Hay muchas causas de esto, dependiendo de la escala de tamaño, desde procesos atómicos hasta procesos que involucran millones de átomos. [3] [4]
El deslizamiento a tirones se puede modelar como una masa acoplada por un resorte elástico a una fuerza motriz constante (ver el esquema del modelo). El sistema de transmisión V aplica una fuerza constante, cargando el resorte R y aumentando la fuerza de empuje contra la carga M. Esta fuerza aumenta hasta que se excede la fuerza de retardo del coeficiente de fricción estática entre la carga y el piso. La carga comienza entonces a deslizarse y el coeficiente de fricción disminuye al valor correspondiente a la carga multiplicada por la fricción dinámica . Dado que esta fuerza de fricción será menor que el valor estático, la carga acelera hasta que el resorte descompresor ya no puede generar suficiente fuerza para superar la fricción dinámica y la carga deja de moverse. La fuerza de empuje debido al resorte se acumula nuevamente y el ciclo se repite. [1] [2]
El fenómeno de pegado y deslizamiento puede ser causado por muchos fenómenos diferentes, dependiendo de los tipos de superficies en contacto y también de la escala; ocurre con todo, desde el deslizamiento de las puntas de los microscopios de fuerza atómica hasta los grandes tribómetros . En el caso de las superficies rugosas, se sabe que las asperezas desempeñan un papel importante en la fricción . [5] El choque de las asperezas en la superficie crea pegados momentáneos. En el caso de las superficies secas con una topografía microscópica regular, las dos superficies pueden necesitar arrastrarse con alta fricción durante ciertas distancias (para que las protuberancias se muevan una sobre la otra), hasta que se forme un contacto más suave y de menor fricción. En superficies lubricadas, el fluido lubricante puede experimentar transiciones de un estado sólido a un estado líquido a ciertas fuerzas, lo que provoca una transición de pegado a deslizamiento. [1] En superficies muy lisas, el comportamiento de pegado y deslizamiento puede ser el resultado de fonones acoplados (en la interfaz entre el sustrato y el deslizador) que están fijados en un pozo de potencial ondulante, pegándose o deslizándose con las fluctuaciones térmicas . [6] El fenómeno de deslizamiento y adherencia se produce en todo tipo de materiales y en escalas de longitud muy variables. [7] La frecuencia de deslizamiento depende de la fuerza aplicada a la carga deslizante, correspondiendo una fuerza mayor a una mayor frecuencia de deslizamiento. [8]
El movimiento de deslizamiento y pegado es omnipresente en sistemas con componentes deslizantes, como frenos de disco , cojinetes , motores eléctricos, ruedas en carreteras o ferrocarriles y en articulaciones mecánicas . [9] El movimiento de deslizamiento y pegado también se ha observado en el cartílago articular en condiciones de carga y deslizamiento leves, lo que podría resultar en un desgaste abrasivo del cartílago. [10] Muchos sonidos familiares son causados por el movimiento de deslizamiento y pegado, como el chirrido de la tiza en una pizarra , el chirrido de las zapatillas de baloncesto en una cancha de baloncesto y el sonido que hace la langosta espinosa . [8] [11] [12]
El movimiento de deslizamiento y pegado se utiliza para generar notas musicales en instrumentos de cuerda frotada, [2] el arpa de cristal [13] y el cuenco cantor . [14]
El fenómeno de stick-slip también se puede observar a escala atómica utilizando un microscopio de fuerza de fricción . [15] El comportamiento de las fallas sísmicamente activas también se explica utilizando un modelo de stick-slip, en el que los terremotos se generan durante los períodos de deslizamiento rápido. [16]
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