La fricción es parte de la vida cotidiana. Mientras que en los problemas de física idealizados a menudo ignoras cosas como la resistencia del aire y la fuerza de fricción, si quieres calcular con precisión el movimiento de los objetos a través de una superficie, debes tener en cuenta las interacciones en el punto de contacto entre el objeto y la superficie.

Esto generalmente significa trabajar con fricción deslizante, fricción estática o fricción de rodadura, dependiendo de la situación específica. Aunque un objeto rodante, como una bola o rueda, experimenta claramente menos fuerza de fricción que un objeto que tiene que deslizar, aún deberá aprender a calcular la resistencia a la rodadura para describir el movimiento de objetos como neumáticos de automóviles sobre el asfalto.
Definición de fricción por rodadura

La fricción por rodadura es un tipo de fricción cinética, también conocida como resistencia a la rodadura
, que se aplica al movimiento de rodadura (en oposición al movimiento de deslizamiento, el otro tipo de fricción cinética) y se opone al movimiento de rodadura esencialmente de la misma manera que otras formas de fuerza de fricción.

En términos generales, rodar no implica tanta resistencia como el deslizamiento, por lo que el coeficiente de fricción de rodadura
en un la superficie es típicamente más pequeña que el coeficiente de fricción para situaciones de deslizamiento o estáticas en la misma superficie.

El proceso de laminación (o laminación pura, es decir, sin deslizamiento) es bastante diferente de deslizarse, porque la laminación incluye más fricción como cada nuevo poi nt sobre el objeto entra en contacto con la superficie. Como resultado de esto, en cualquier momento dado hay un nuevo punto de contacto y la situación es instantáneamente similar a la fricción estática.

Hay muchos otros factores más allá de la rugosidad de la superficie que también influyen en la fricción de rodadura; por ejemplo, la cantidad que el objeto y la superficie para el movimiento de rodadura se deforman cuando están en contacto afecta la fuerza de la fuerza. Por ejemplo, los neumáticos de automóviles o camiones experimentan más resistencia a la rodadura cuando se inflan a una presión más baja. Además de las fuerzas directas que empujan una llanta, parte de la pérdida de energía se debe al calor, llamada pérdidas por histéresis
.
Ecuación para la fricción por rodadura

La ecuación para la fricción por rodadura es básicamente lo mismo que las ecuaciones para fricción por deslizamiento y fricción estática, excepto con el coeficiente de fricción de rodadura en lugar del coeficiente similar para otros tipos de fricción.

Usando F
_{k, r para la fuerza de fricción de rodadura (es decir, cinética, rodando), F
n para la fuerza normal y μ
k, r para el coeficiente de fricción de rodadura , la ecuación es:
F_ {k, r} \u003d μ_ {k, r} F_n}

Dado que la fricción de rodadura es una fuerza, la unidad de F
_{k, r es newtons . Cuando resuelva problemas relacionados con un cuerpo rodante, deberá buscar el coeficiente específico de fricción de rodadura para sus materiales específicos. Engineering Toolbox es generalmente un recurso fantástico para este tipo de cosas (ver Recursos).}

Como siempre, la fuerza normal ( F
_{n) tiene la misma magnitud del peso ( es decir, mg
, donde m
es la masa y g
\u003d 9.81 m /s ^{2) del objeto en una superficie horizontal (suponiendo que no haya otra las fuerzas actúan en esa dirección), y es perpendicular a la superficie en el punto de contacto. Si la superficie está inclinada en un ángulo θ
, la magnitud de la fuerza normal viene dada por mg
cos ( θ
).
Cálculos con fricción cinética}}

Calcular la fricción por rodadura es un proceso bastante sencillo en la mayoría de los casos. Imagine un automóvil con una masa de m
\u003d 1,500 kg, conduciendo sobre asfalto y con μ
_{k, r \u003d 0.02. ¿Cuál es la resistencia a la rodadura en este caso?}

Usando la fórmula, junto con F
_{n \u003d mg
(en una superficie horizontal):
\\ comenzar {alineado} F_ {k, r} &\u003d μ_ {k, r} F_n \\\\ &\u003d μ_ {k, r} mg \\\\ &\u003d 0.02 × 1500 \\; \\ text {kg} × 9.81 \\; \\ text {m /s} ^ 2 \\\\ &\u003d 294 \\; \\ text {N} \\ end {alineado}}

Puede ver que la fuerza debida a la fricción de rodadura parece sustancial en este caso, sin embargo, dada la masa del automóvil , y usando la segunda ley de Newton, esto solo equivale a una desaceleración de 0.196 m /s ^{2. Si}

f ese mismo auto conducía por una carretera con una inclinación ascendente de 10 grados, tendría que usar F
_{n \u003d mg
cos ( θ
), y el resultado cambiaría:
\\ begin {alineado} F_ {k, r} &\u003d μ_ {k, r} F_n \\\\ &\u003d μ_ {k, r} mg \\ cos (\\ theta) \\\\ &\u003d 0.02 × 1500 \\; \\ text {kg} × 9.81 \\; \\ text {m /s} ^ 2 × \\ cos (10 °) \\\\ &\u003d 289.5 \\; \\ text { N} \\ end {alineado}}

Debido a que la fuerza normal se reduce debido a la inclinación, la fuerza de fricción se reduce en el mismo factor.

También puede calcular el coeficiente de fricción de rodadura si conoce el fuerza de fricción de rodadura y el tamaño de la fuerza normal, utilizando la siguiente fórmula reorganizada:
μ_ {k, r} \u003d \\ frac {F_ {k, r}} {F_n}

Imaginar un neumático de bicicleta rodando sobre una superficie horizontal de concreto con F
_{n \u003d 762 N y F
k, r \u003d 1.52 N, el coeficiente de fricción de rodadura es:
\\ comenzar {alineado} μ_ {k, r} &\u003d \\ frac {F_ {k, r}} {F_n} \\\\ &\u003d \\ frac {1.52 \\; \\ text {N}} {762 \\; \\ text {N} } \\\\ &\u003d 0.002 \\ end {alineado}}