Las fuerzas de rozamiento están presentes en casi todos los fenómenos queobservamos. Intervienen en el movimiento de objetos en el seno de fluidos (como,por ejemplo, el aire o el agua), cuando se produce deslizamiento de un objeto sobreotro, cuando un objeto rueda sobre una superficie, etc.El estudio de estas fuerzas es muy complejo, aunque se limite al caso de las fuerzasde rozamiento por deslizamiento, donde basta observar el proceso a escalamicroscópica para apreciar esta complejidad. El perfil de las superficies dista muchode ser plano y el área real de las superficies en contacto es mucho menor que elque aparenta a escala macroscópica. Se producen adherencias entre las zonas encontacto y con el deslizamiento se deforman esas zonas. A escala atómica, estasadherencias y deformaciones se relacionan con interacciones de los átomos y/o lasmoléculas de la superficie del objeto con otros átomos y/o otras moléculas de lasuperficie sobre la que desliza. Se pueden producir roturas y nuevas formaciones deenlaces químicos,…Con estas complicaciones no es sorprendente que no haya una teoría exacta delrozamiento al deslizamiento y que las leyes del mismo sean empíricas. Dichas leyesconsideran una
fuerza global o macroscópica de rozamiento
al deslizamientoque representa a la resultante de las múltiples interacciones ejercidas entre lassuperficies.Para encontrar una expresión de esta fuerza global, tenemos en cuenta que lasexperiencias cotidianas (y experimentos más precisos realizados en el laboratorio)constatan que al aplicar fuerzas de tracción, F, pequeñas a un objeto colocadoencima de una superficie plana, el mismo no llega a deslizar, lo que indica que lafuerza de rozamiento al deslizamiento, fr, equilibra a la fuerza de tracción aplicada.Aumentando la fuerza de tracción, llega un momento en que conseguimos poner enmovimiento al objeto. A partir de ese momento, podemos desplazar el objeto convelocidad constante aplicando de forma sostenida una fuerza igual a la fuerza derozamiento al deslizamiento. Aunque aumente la fuerza aplicada, la fuerza derozamiento se mantiene constante, como se puede comprobar determinandoexperimentalmente la aceleración.Acerca de los factores que pueden influir en el valor de esta fuerza de rozamientocuando el cuerpo desliza, es lógico plantear que dicho valor debería depender de laintensidad de contacto entre el objeto y la superficie (es decir, de la fuerza normalque ejerce el plano sobre el objeto) y de algunas propiedades de las superficies encontacto. Estas propiedades de las superficies son muy difíciles de concretar deforma operativa y las resumimos mediante un coeficiente μ, con objeto de formular,a modo de hipótesis, las siguientes leyes del rozamiento al deslizamiento:1) La fuerza de rozamiento al deslizamiento es proporcional a la fuerza deinteracción normal entre la superficie y el objeto.2) La fuerza de rozamiento al deslizamiento es proporcional al coeficiente.
Es decir: fr = μ· N (ley del rozamiento al deslizamiento)
El coeficiente μ se llama coeficiente dinámico de rozamiento, para diferenciar lafuerza fr de la que habrá que ejercer para poner en movimiento al objeto (mayor quefr)Si los objetos ruedan en lugar de deslizar la fuerza global de rozamiento es menor yhablamos de rozamiento por rodadura. Evidentemente, la superficie de contacto deun cuerpo rodante (un coche, un carrito, una pelota,..) es mucho más pequeña y nose arrastra sobre la otra superficie, sino que únicamente se apoya en ella durante unbreve instante. Pero, a pesar de estas diferencias con el rozamiento por deslizamiento, cabe plantear, a modo de hipótesis, una expresión teórica de lafuerza de rozamiento por rodadura similar a la de la fuerza de rozamiento por deslizamiento, cambiando el coeficiente μ (deslizamiento) por otro coeficientemenor, que llamamos ρ (rodadura).La diferencia entre los valores de μ y de ρ explica por qué para detener un vehículobloqueamos las ruedas (al pisar el pedal de freno) Conseguimos así que el vehículose detenga mucho antes de cuando lo haría si, simplemente, dejáramos de acelerar.
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