La fricción es una fuerza que se opone al movimiento. Los físicos distinguen entre la fricción estática, que actúa para mantener un cuerpo en reposo, y la fricción cinética, que actúa para ralentizar su movimiento una vez que comienza a moverse. La fuerza ejercida por la fricción estática (Fs) es proporcional a la fuerza perpendicular que ejerce un cuerpo contra la superficie a lo largo de la cual se mueve, lo que se denomina fuerza normal (Fnorte). El factor de proporcionalidad se llama coeficiente de fracción estática, que generalmente se denota con la letra griega mu con un subíndices (µs). La relación matemática es:
F_s = \ mu_s F_N
Este coeficiente depende de las características de las dos superficies que están en contacto entre sí. Se ha tabulado para varios materiales diferentes. Si no puedes encontrarµs para los materiales que está utilizando, puede determinarlo con un simple experimento.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Para encontrar el coeficiente mínimo de fricción estática entre dos materiales, construya un plano inclinado a partir de uno de los materiales y coloque un cuerpo hecho del otro material sobre él. Aumente el ángulo de inclinación hasta que el cuerpo comience a deslizarse. La tangente del ángulo es el coeficiente de fricción.
Utilice un plano inclinado
Una forma sencilla de determinarµsconsiste en colocar el objeto en cuestión en un plano inclinado hecho del mismo material que la superficie que estás estudiando. Aumente gradualmente el ángulo de inclinación hasta que el objeto comience a deslizarse. Registra ese ángulo. Puedes encontrar inmediatamenteµsporque es igual a la tangente del ángulo. Este es el por qué:
A medida que sube la pendiente, la fuerza de gravedad que actúa sobre un cuerpo de masametrotiene una componente horizontal y una vertical. Aplicando la ley de Newton a cada uno de estos justo antes de que el cuerpo comience a moverse, encuentra el componente horizontal (que actúa en elX-dirección) serFX = mamáX. Lo mismo es cierto en elydirección:Fy = mamáy.
La aceleración en elX-dirección,mamáX, es igual a la fuerza de la gravedad, que es la masa multiplicada por la aceleración debida a la gravedad (gramo) veces el seno del ángulo (ø) formado en el fulcro de la pendiente. Dado que el cuerpo no se mueve, esto es igual a la fuerza opuesta de fricción estática, y puede escribir:
1. mg \ sin {\ theta} = F_s
Lay-componente de dirección de la fuerza,mamáy, es igual al coseno del ángulo multiplicado por la masa multiplicada por la aceleración debida a la gravedad, y esta debe ser igual a la fuerza normal, ya que el cuerpo no se mueve,
2. F_N = mg \ cos {\ theta}
RecuérdaloFs = µsFnorte. Substituto paraFsen la ecuación (1):
mg \ sin {\ theta} = \ mu_s F_N
y use la igualdad de la ecuación (2) para sustituirFnorte:
mg \ sin {\ theta} = \ mu_s mg \ cos {\ theta}
El termino "mg"cancela desde ambos lados:
\ mu_s = \ frac {\ sin {\ theta}} {\ cos {\ theta}} = \ tan {\ theta}
