La mayoría de la gente entiende la fricción de forma intuitiva. Cuando intenta empujar un objeto a lo largo de una superficie, el contacto entre el objeto y la superficie resiste su empuje hasta una cierta fuerza de empuje. El cálculo matemático de la fuerza de fricción generalmente implica el "coeficiente de fricción", que describe cuánto materiales específicos "se pegan" para resistir el movimiento, y algo llamado "fuerza normal" que se relaciona con la masa del objeto. Pero si no conoce el coeficiente de fricción, ¿cómo calcula la fuerza? Puede lograrlo buscando un resultado estándar en línea o realizando un pequeño experimento.
Utilice el objeto en cuestión y una pequeña sección de la superficie que pueda mover libremente para configurar una rampa inclinada. Si no puede usar toda la superficie o todo el objeto, simplemente use una pieza de algo hecho del mismo material. Por ejemplo, si tiene un piso de baldosas como superficie, puede usar una sola baldosa para crear la rampa. Si tiene un armario de madera como objeto, use un objeto diferente y más pequeño hecho de madera (idealmente con un acabado similar en la madera). Cuanto más se acerque a la situación real, más preciso será su cálculo.
Asegúrate de poder ajustar la inclinación de la rampa, apilando una serie de libros o algo similar, para que puedas hacer pequeños ajustes a su altura máxima.
Cuanto más inclinada esté la superficie, más trabajará la fuerza debida a la gravedad para tirar de ella hacia abajo por la rampa. La fuerza de fricción actúa en contra de esto, pero en algún momento, la fuerza debida a la gravedad lo supera. Esto le dice la fuerza máxima de fricción para estos materiales, y los físicos la describen a través del coeficiente de fricción estática (μestático). El experimento le permite encontrar el valor para esto.
Coloque el objeto en la parte superior de la superficie en un ángulo poco profundo que no haga que se deslice por la rampa. Aumente gradualmente la inclinación de la rampa agregando libros u otros objetos delgados a su pila, y encuentre la inclinación más pronunciada en la que pueda sostenerla sin que el objeto se mueva. Te costará obtener una respuesta completamente precisa, pero tu mejor estimación estará lo suficientemente cerca del valor real para el cálculo. Mide la altura de la rampa y la longitud de la base de la rampa cuando esté en esta inclinación. Básicamente, está tratando la rampa como si formara un triángulo rectángulo con el piso y midiera la longitud y la altura del triángulo.
Las matemáticas de la situación funcionan perfectamente y resulta que la tangente del ángulo de la inclinación te dice el valor del coeficiente. Entonces:
O, debido a que tan = opuesto / adyacente = longitud de la base / altura, calcula:
Donde el "norte”Representa la fuerza normal. Para una superficie plana, el valor de esto es igual al peso del objeto, por lo que puede usar:
Por ejemplo, la madera sobre una superficie de piedra tiene un coeficiente de fricción deμestático = 0.3, entonces usando este valor para un armario de madera de 10 kilogramos (kg) sobre una superficie de piedra:
Busque en línea para encontrar el coeficiente de fricción entre sus dos sustancias. Por ejemplo, un neumático de automóvil sobre asfalto tiene un coeficiente deμestático = 0,72, el hielo sobre madera tieneμestático = 0.05 y madera sobre ladrillo tieneμestático = 0,6. Encuentre el valor para su situación (incluido el uso del coeficiente de deslizamiento si no está calculando la fricción desde la posición estacionaria) y anótelo.
Si no es así, la fuerza normal es más débil. En este caso, encuentre el ángulo de la inclinaciónθy calcular:
Por ejemplo, usando un bloque de hielo de 1 kg sobre madera, inclinado a 30 °, y recordando quegramo= 9,8 m / s2, esto da:
F = \ cos {\ theta} \ mu_ {static} mg = \ cos {30} \ times 0.05 \ times 1 \ times 9.8 = 0.424 \ text {N}