La fricción deslizante, más comúnmente conocida como fricción cinética, es una fuerza que se opone al movimiento deslizante de dos superficies que se mueven una sobre la otra. En contraste, la fricción estática es un tipo de fuerza de fricción entre dos superficies que se empujan una contra la otra, pero que no se deslizan entre sí. (Imagínese empujando una silla antes de que comience a deslizarse por el piso. La fuerza que aplica antes de que comience el deslizamiento se opone a la fricción estática). tiene que presionar más para que un objeto comience a deslizarse que para mantenerlo deslizándose. La magnitud de la fuerza de fricción es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza normal. Recuerde que la fuerza normal es la fuerza perpendicular a la superficie que contrarresta cualquier otra fuerza que se aplique en esa dirección.

La constante de proporcionalidad es una cantidad sin unidades llamada coeficiente de fricción, y varía según las superficies. en contacto. (Los valores para este coeficiente generalmente se buscan en las tablas). El coeficiente de fricción generalmente se representa con la letra griega μ
con un subíndice k
que indica fricción cinética. La fórmula de la fuerza de fricción viene dada por:
F_f \u003d \\ mu_kF_N

Donde F _{N
es la magnitud de la fuerza normal, las unidades están en newtons (N) y la dirección de esta fuerza es opuesta a la dirección del movimiento.
Fricción por rodadura Definición}

La resistencia a la rodadura a veces se denomina fricción por rodadura, aunque no es exactamente una fuerza de fricción porque no es el resultado de dos superficies en contacto tratando de empujar uno contra el otro. Es una fuerza resistiva resultante de la pérdida de energía debido a deformaciones del objeto rodante y la superficie.

Sin embargo, al igual que con las fuerzas de fricción, la magnitud de la fuerza de resistencia rodante es directamente proporcional a la magnitud de la normalidad. fuerza, con una constante de proporcionalidad que depende de las superficies en contacto. Mientras que μ _{r
a veces se usa para el coeficiente, es más común ver C rr
, haciendo que la ecuación para la magnitud de resistencia a la rodadura sea la siguiente:
F_r \u003d C_ {rr} F_N}

Esta fuerza actúa en dirección opuesta a la dirección del movimiento.
Ejemplos de fricción deslizante y resistencia a la rodadura

Consideremos un ejemplo de fricción que involucra un carro dinámico encontrado en una física típica. en el aula y compare la aceleración con la que viaja por una pista de metal inclinada a 20 grados para tres escenarios diferentes:

Escenario 1: No hay fricción ni fuerzas resistivas que actúen sobre el carro mientras rueda libremente sin deslizarse track.

Primero dibujamos el diagrama de cuerpo libre. La fuerza de gravedad apuntando hacia abajo y la fuerza normal apuntando perpendicular a la superficie son las únicas fuerzas que actúan.

(Imagen 1)

Las ecuaciones de fuerza neta son:
F_ { netx} \u003d F_g \\ sin {\\ theta} \u003d ma \\\\ F_ {nety} \u003d F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0

En seguida podemos resolver la primera ecuación de aceleración y enchufar valores para obtener el respuesta:
F_g \\ sin {\\ theta} \u003d ma \\\\ \\ implica mg \\ sin (\\ theta) \u003d ma \\\\ \\ implica a \u003d g \\ sin (\\ theta) \u003d 9.8 \\ sin (20) \u003d \\ boxed {3.35 \\ text {m /s} ^ 2}

Escenario 2: la resistencia a la rodadura actúa sobre el carro mientras rueda libremente sin deslizarse por la pista.

Aquí asumiremos un coeficiente de resistencia a la rodadura de 0.0065, que se basa en un ejemplo encontrado en un artículo de la Academia Naval de los Estados Unidos.

Ahora nuestro diagrama de cuerpo libre incluye resistencia a la rodadura que actúa en la pista:

(Imagen 2)

Nuestras ecuaciones de fuerza neta se convierten en:
F_ {netx} \u003d F_g \\ sin {\\ theta} -F_r \u003d ma \\\\ F_ {nety} \u003d F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0

De la segunda ecuación, podemos resolver para F < sub> N
, inserte el resultado en la expresión de fricción en la primera ecuación y resuelva a
:
F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0 \\ implica F_N \u003d F_g \\ cos (\\ theta) \\\\ F_g \\ sin (\\ theta) -C_ {rr} F_N \u003d F_g \\ sin (\\ theta) -C_ {rr} F_g \\ cos (\\ theta) \u003d ma \\\\ \\ implica \\ cancel mg \\ sin (\\ theta) -C_ {rr} \\ cancel mg \\ cos (\\ theta) \u003d \\ cancel ma \\\\ \\ implica a \u003d g (\\ sin (\\ theta) -C_ {rr} \\ cos (\\ theta)) \u003d 9.8 (\\ sin (20) -0.0065 \\ cos (20)) \\\\ \u003d \\ boxed {3.29 \\ text {m /s} ^ 2}

Escenario 3: las ruedas del carro están bloqueadas en su lugar y se desliza abajo de la pista, impedido por la fricción cinética.

Aquí usaremos un coeficiente de fricción cinética de 0.2, que está en el medio del rango de valores típicamente listados para plástico sobre metal.

Nuestro diagrama de cuerpo libre es muy similar al caso de resistencia a la rodadura, excepto que es una fuerza de fricción deslizante que actúa por la rampa:

(imagen 3)

Nuestras ecuaciones de fuerza neta se convierten en:
F_ {netx} \u003d F_g \\ sin {\\ theta} -F_k \u003d ma \\\\ F_ {nety} \u003d F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0

Y nuevamente resolvemos para a
en un si moda milar:
F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0 \\ implica F_N \u003d F_g \\ cos (\\ theta) \\\\ F_g \\ sin (\\ theta) - \\ mu_kF_N \u003d F_g \\ sin (\\ theta) - \\ mu_kF_g \\ cos (\\ theta) \u003d ma \\\\ \\ implica \\ cancel mg \\ sin (\\ theta) - \\ mu_k \\ cancel mg \\ cos (\\ theta) \u003d \\ cancel ma \\\\ \\ implica a \u003d g (\\ sin (\\ theta) - \\ mu_k \\ cos (\\ theta)) \u003d 9.8 (\\ sin (20) -0.2 \\ cos (20)) \\\\ \u003d \\ boxed {1.51 \\ text {m /s} ^ 2}

Tenga en cuenta que La aceleración con resistencia a la rodadura está muy cerca de la caja sin fricción, mientras que la caja de fricción deslizante es significativamente diferente. ¡Es por eso que la resistencia a la rodadura se descuida en la mayoría de las situaciones y por qué la rueda fue un invento brillante!