Secundaria Fuerzas del rozamiento

[Cara cruzada]

Hola a todos,
Tengo curiosidad sobre un asunto con la dinámica y las fuerzas de rozamiento. No sé si estará en algún hilo ya, yo no lo he encontrado (si está, por favor pod, no me pegues ). La duda es la siguiente: tengo entendido que cuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo (pongamos una mesa), existe una fuerza de rozamiento estática, que aumenta a la par de la fuerza que ejercemos. Llega un punto en que rebasamos un límite y la fuerza de rozamiento pasa de ser estática a ser cinética (osease, el objeto se empieza a mover). El caso es que una vez superada la estática, la fuerza de rozamiento disminuye cuando el objeto se empieza a mover. La cosa es, ¿por qué existe esta reducción? ¿o soy yo que la he entendido mal?
Muy agradecido por vuestras respuestas

[Afisionado]

Re: Fuerzas del rozamiento

Esto es lo que pone en la wikipedia.

No se tiene una idea perfectamente clara de la diferencia entre el rozamiento dinámico y el estático, pero se tiende a pensar que el estático es mayor que el dinámico, porque al permanecer en reposo ambas superficies, pueden aparecer enlaces iónicos, o incluso microsoldaduras entre las superficies. Éste fenómeno es tanto mayor cuanto más perfectas son las superficies. Un caso más o menos común es el del gripaje de un motor por estar mucho tiempo parado (no sólo se arruina por una temperatura muy elevada), ya que al permanecer las superficies del pistón y la camisa durante largo tiempo en contacto y en reposo, pueden llegar a soldarse entre sí.

[Adosgel]

Re: Fuerzas del rozamiento

Fijate en el mensaje nº 20 de pod que trata directamente el asunto del coeficiente de fricción estática y cinética. Aunque te recomiendo que te leas el hilo, sobre todo la exposición del problema y el mensaje de pod nº 15.

http://forum.lawebdefisica.com/showt...?t=4456&page=2

Saludos.

[lucass]

Re: Fuerzas del rozamiento

por otro lado, estaría bueno que los que saben digan, si es ley general que la fuerza de roce disminuye cuando el cuerpo se pone en movimiento. Es decir, si es ley general que el coeficiente de roce estático es mayor que el cinético, porque yo nunca lo he visto expuesto claramente en los libros, e incluso en algunas tablas se encuentran casos, muy excepcionales, donde los coeficientes son iguales y en otros casos el cinético mayor que el estático.
Me da la impresión de que el fenómeno es bastante complejo y lo que hoy sabemos o utilizamos para calcular los roces son buenas aproximaciones para la mayoría de los casos, de los datos que arroja la experiencia.
Saludos-

[Sartie]

Re: Fuerzas del rozamiento

por otro lado, estaría bueno que los que saben digan, si es ley general que la fuerza de roce disminuye cuando el cuerpo se pone en movimiento. Es decir, si es ley general que el coeficiente de roce estático es mayor que el cinético, porque yo nunca lo he visto expuesto claramente en los libros, e incluso en algunas tablas se encuentran casos, muy excepcionales, donde los coeficientes son iguales y en otros casos el cinético mayor que el estático.
Me da la impresión de que el fenómeno es bastante complejo y lo que hoy sabemos o utilizamos para calcular los roces son buenas aproximaciones para la mayoría de los casos, de los datos que arroja la experiencia.
Saludos-

el estudio del fenomeno de friccion a escala atomica, la llamada nanotriboligia, es una rama abierta de la fisica en la cual se estan empezando a sacar resultados en los ultimos años.
El grupo de Franz Giessible hace un par de años `pudieron medir la fuerza necesaria para mover un atomo por una superficie, asi que como ves la cosa esta aun verde

[Adosgel]

Re: Fuerzas del rozamiento

el estudio del fenomeno de friccion a escala atomica, la llamada nanotriboligia,...

¡Joo!, menos mal que no lo había oido hasta ahora, me chirria el oido .

[Joey]

Re: Fuerzas del rozamiento

Hola a todos,
Tengo curiosidad sobre un asunto con la dinámica y las fuerzas de rozamiento. No sé si estará en algún hilo ya, yo no lo he encontrado (si está, por favor pod, no me pegues ). La duda es la siguiente: tengo entendido que cuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo (pongamos una mesa), existe una fuerza de rozamiento estática, que aumenta a la par de la fuerza que ejercemos. Llega un punto en que rebasamos un límite y la fuerza de rozamiento pasa de ser estática a ser cinética (osease, el objeto se empieza a mover). El caso es que una vez superada la estática, la fuerza de rozamiento disminuye cuando el objeto se empieza a mover. La cosa es, ¿por qué existe esta reducción? ¿o soy yo que la he entendido mal?
Muy agradecido por vuestras respuestas

Cuando estamos en estática, al ejercer una fuerza sobre la mesa la fuerza de rozamiento tiene el mismo valor que la fuerza que aplicamos, para que haya equilibrio. De modo que:

$F_r < {\mu}N$

$F_r$ Aumenta hasta que $F_r = {\mu}N$. Justo entonces es cuando la mesa está a punto de deslizar (todavía en estática) o comienza a deslizar (en dinámica).

[pod]

Re: Fuerzas del rozamiento

por otro lado, estaría bueno que los que saben digan, si es ley general que la fuerza de roce disminuye cuando el cuerpo se pone en movimiento. Es decir, si es ley general que el coeficiente de roce estático es mayor que el cinético, porque yo nunca lo he visto expuesto claramente en los libros, e incluso en algunas tablas se encuentran casos, muy excepcionales, donde los coeficientes son iguales y en otros casos el cinético mayor que el estático.
Me da la impresión de que el fenómeno es bastante complejo y lo que hoy sabemos o utilizamos para calcular los roces son buenas aproximaciones para la mayoría de los casos, de los datos que arroja la experiencia.
Saludos-

No es que sea una ley general, pero casi. El caso es que si el rozamiento tiene un origen microscópico basado en micro-enlaces entre las dos superficies, cuando las superficies están en movimiento los enlaces tienen menos tiempo para formarse. Algunas superficies pueden ser especialmente rápidas en hacer estos enlaces de forma que la diferencia prácticamente no se puede notar dentro de los decimales con que se dan los coeficientes en las tablas.

Lo que no es posible es que el coeficiente dinámico sea mayor que el estático, por una sencilla razón: imagínate que tenemos las dos superficies y empezamos a aplicar fuerza. Empezamos con un empuje muy débil, y vamos incrementándolo poco a poco. Al principio, la fuerza será insuficiente para que se produzca el movimiento (el rozamiento estático gana). Cuando se llega al límite del equilibrio... un poquito más y la fuerza supera un "pelín" el límite, justo el deslizamiento comienza a ocurrir y en ese mismo instante cambia la fuerza de fricción cambia y ahora es la dinámica. Si el coeficiente cinético es mayor que el estático, entonces la fuerza de fricción aumenta de golpe y vuelve a impedir el movimiento. Estamos en una contradicción: el rozamiento en principio era dinámico, pero no ha llegado a permitir el movimiento, así que en realidad era estático.

Visto de otra forma, el rozamiento dinámico es la menor fuerza de fricción que puede existir entre las superficies, es el que se da cuando las superficies tienen menos tiempo para enlazarse.

Si lo has visto en tablas, puede ser que:

1) Estén equivocadas (un error al teclear, se han equivocado de experimento, puede pasar).

2) El error experimental sea más grande que la diferencia entre ambos coeficientes.

3) Han medido el coeficiente dinámico en velocidades "altas". Es una buena aproximación que el coeficiente dinámico no varia con la velocidad en la mayor parte de casos, pero es posible que haya algunos casos especiales. El argumento anterior sólo impide que el coeficiente dinámico sea mayor que el estático a velocidades bajas.

[ser humano]

Re: Fuerzas del rozamiento

¿entonces el coeficiente de roce dinamico es relativo a la velocidad del objeto tambien?

[pod]

Re: Fuerzas del rozamiento

¿entonces el coeficiente de roce dinamico es relativo a la velocidad del objeto tambien?

En general, como muy buena aproximación, no.

[ser humano]

Re: Fuerzas del rozamiento

En general, como muy buena aproximación, no.

no comprendo, pues cuanto mayor sea la velocidad, menor es el tiempo que tienen los atomos para enlazarse, yo por ello seria menor la fuerza de roce.
segun lo que entendi de

Visto de otra forma, el rozamiento dinámico es la menor fuerza de fricción que puede existir entre las superficies, es el que se da cuando las superficies tienen menos tiempo para enlazarse.

¿comprendi mal?

[pod]

Re: Fuerzas del rozamiento

no comprendo, pues cuanto mayor sea la velocidad, menor es el tiempo que tienen los atomos para enlazarse, yo por ello seria menor la fuerza de roce.
segun lo que entendi de

¿comprendi mal?

Todo esto son imágenes mentales que sirven para más o menos entender, pero no hay que volverse más papista que el papa, hombre

Si lo piensas, la distancia entre átomos es del orden de los nanómetros. Nosotros no somos capaces de notar velocidades del orden del nanómetro por segundo, como poco necesitamos unos cuantos milímetros por segundo. Así que incluso a velocidades irrisoriamente pequeñas para nosotros, los átomos se ven pasar "a toda ostia" Es normal que la diferencia sea pequeña al cambiar de velocidad.

Puedes verlo de la siguiente forma: existen dos tipos de enlaces. El primer tipo sólo es posible cuando los materiales están en reposo. Probablemente sea algún tipo de hibridación de orbitales (como el enlace químico), así que es un enlace bastante potente. El segundo tipo de enlace es posible incluso cuando los materiales estan moviendose, probablemente algún tipo de scattering entre las núbes de electrones de la superfície de cada material. Pues bien, el coeficiente de fricción estático es mayor por que se debe al primer enlace; una vez se rompe, sólo queda el enlace más débil, que no cambia de valor con la velocidad.

Hay que tener en cuenta que todo esto no son más que aproximaciones, que nos sirven para resolver problemas en clase y hacer unas cuantas predicciones sobre el mundo real que se cumplen dentro de la precisión de la aproximación. Lo cual no es poco, ni mucho menos. ¿Cual es la precisión de estas aproximaciones? Pues es de notar que la mayoría de listas de coeficientes de fricción suelen tener sólo una o dos cifras significativas. Es decir, entre el 1 y el 10%.

Cualquier efecto que produzca una variación menor a esta precisión no podrá verse. Por ejemplo, será difícil ver la variación del coeficiente de fricción dinámico, por que si un cuerpo empieza a moverse demasiado rápido por encima de una superfície, acabará dando botes más que deslizandose.