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FUERZAS DE ROZAMIENTO
FísicaGuay
FUERZAS DE ROZAMIENTO:
La fuerzas de rozamientos son las fuerzas debida al contacto de dos cuerpos que de
alguna manera o bien impiden el movimiento, o bien lo favorecen.
La fuerza de rozamiento debido al contacto entre la superficie de nuestro objeto sobre la
superficie por donde se desliza tiene la siguiente forma:
Fr = − µ N
-
Donde μ es el coeficiente de rozamiento, su valor tiene sentido entre cero y uno.
Y N es la fuerza debida al plano horizontal. En cada problema dependerá de la
ecuación que se obtenga para el eje vertical.
La dirección de este vector es paralela al plano donde reposa el objeto, por tanto
perpendicular a la reacción del plano horizontal N.
El sentido de la fuerza de rozamiento es contrario al desplazamiento, porque en
los deslizamientos y rodaduras se oponen al movimiento. En este último caso
veremos que se oponen al movimiento de la rotación, pero favorecen el
movimiento del centro de masas. (Sin la fuerza de rozamiento no sería posible el
movimiento).
Indicaremos simplemente que hay dos tipos de rozamientos: Estático y Dinámico.
Ambos poseen la misma expresión matemática, pero en cada caso el coeficiente de
rozamiento es estático o dinámico. Estos dos tipos de rozamientos se le atribuyen para
el mismo cuerpo sobre la misma superficie, pero con diferentes circunstancias: el
primero es cuando el cuerpo está en reposo y se pretende iniciar el movimiento, y el
segundo cuando ya existe movimiento. Evidentemente ambos son diferentes. Citamos
algunos ejemplos:
SUPERFICIE
Cobre sobre acero
Cobre sobre hierro fundido
Caucho sobre hormigón
Lana sobre piel curtida
Acero sobre hielo
COEFICIENTE (μ DIN.)
0.36
0.29
0.8
0.4
0.06
COEFICIENTE(μ EST.)
0.53
1.05
0.9
0.5
0.1
Nosotros habitualmente vamos a utilizar el coeficiente de rozamiento dinámico,
supondremos que ya está el cuerpo en movimiento.
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FUERZAS DE ROZAMIENTO
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FUERZA DE ROZAMIENTO CON EL AIRE
Otro tipo de rozamiento (conocida por viscosidad), que solamente vamos a hacer una
leve descripción, es el debido a que el cuerpo que estamos estudiando su movimiento
esté en el seno de un fluido, como por ejemplo el aire.
Este de tipo de rozamiento es proporcional a la velocidad instantánea que posea el
cuerpo con respecto al fluido:
ρ
ρ
Fd = −bv
- La b es una constante de proporcionalidad que depende de las características del fluido
y del cuerpo que está en su seno.
- El signo negativo de la expresión implica que se opone al vector desplazamiento, es
decir al movimiento.
Supongamos que dejamos caer dentro de un fluido un cuerpo por tanto el análisis de
fuerzas será el siguiente:
∑F
y
= mg − bv
Durante la caída el peso del cuerpo ejerce una fuerza constante hacia abajo y el fluido
ejerce una fuerza variable hacia arriba. Utilizando la segunda ley de Newton,
obtenemos:
∑
F y = ma
y
= ma
mg − bv
m
dv
b
= g −
v
dt
m
a =
-
La última ecuación se trata de una típica ecuación diferencial que no tiene sencilla
solución. Sin embargo si podemos calcular la velocidad límite, esto ocurre cuando el
primer miembro lo hacemos cero, significando que la aceleración se ha hecho nula,
por tanto podemos encontrar la velocidad límite del cuerpo en el seno de un fluido:
bv l = mg
vl =
mg
b
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