Atrito
Na Galipedia, a wikipedia en galego.
En física, o atrito é unha forza natural que actúa cando un obxecto está en contacto con outro e sofre a acción de unha forza que tende movelo. Esta forza de atrito é causada polo contacto dos dous corpos ou do corpo en movemento co meio en que se move. a ciencia que estuda o atrito é a triboloxía.
Índice |
[editar] Descrición
O atrito con unha superficie depende da Forza Normal entre o obxecto e a superficie; cuanto maior for a Forza Normal maior será o atrito. Pasar un dedo polo tampo de unha mesa pode ser usado como exemplo práctico: se se presionar con forza o dedo, o atrito aumenta e o dedo para.
Embora se opoñan ao sentido do deslizamento entre as superficies de contacto, todas as formas de transporte que se deslocan sobre rodas non poderían moverse sen o atrito: é o atrito entre as rodas e o solo que permite ás primeiras agarrárense ao solo, producindo movemento pola troca de forzas.Así, a forza de atrito pode asumir características de forza motora, cando a súa acción proporciona o movemento de translación do corpo en relación a superficie, cuanto de forza resistente cando actúa de modo a se opor ao movemento relativo das superficies de contacto. Pode parecer estraño afirmar que ningunha forza é precisa para manter un corpo en movemento cando un avión a xato se desloca a unha velocidade constante utilizando os seus poderosos motores. A razón é que a forza dos motores que impelen o avión para fronte é igualada polo atrito con o ar a través do cal o avión se movimenta; as dúas forzas equilíbranse de tal modo que ningunha actúa sobre o avión e ele, por tanto continua a moverse con unha velocidade constante. Se se aumentar o poder dos motores o avión moverase mais depresa, até que o atrito aumente de modo a corresponder à forza desexada, movéndose entón, a unha maior mas constante velocidade.
[editar] Coeficiente de atrito
Demostra o grao de rugosidade entre dous corpos. Tratase de unha grandeza adimensional, ou sexa, non presenta unidade. Pode ser diferenciado en dinámico, ou estático, de acordo con a situación que se encontra o sistema:
- Coeficiente de atrito dinámico: presente a partir do momento que o corpo efectúa deslocamento. Representado por .
- Coeficiente de atrito estático: presente cando o corpo se encontra na inminencia do movemento, ou sexa, no principio da actuación da forza externa. Para efeito de diferenciación, é representado por .
A asociación dos módulos de cada un implica que o coeficiente de atrito dinámico será menor ou igual ao coeficiente de atrito estático:
[editar] Atrito dinámico
Chamase de forza de atrito dinámico a forza que surxe entre as superficies que presentan movemento relativo. A forza de atrito dinámico se opón a este deslizamento entre as superficies, non necesariamente oposta ao movemento do corpo. Por exemplo: cando unha caixa está deslizando sobre unha superficie horizontal para a dereita, a forza de atrito dinámico estará aplicada na superficie de contacto da caixa e a superficie de apoio paralelamente a superficie e apontando para a esquerda.
Outro exemplo é cando un carro está se movimentando en unha estrada e decide frear bruscamente, de modo que as rodas son trabadas. O carro irá parar por causa da forza de atrito, que actúa entre os pneumáticos e o solo, nese caso contrario ao deslizamento dos penes e a pista. xa para o caso de un home empurrando unha caixa débese considerar que: se a caixa está en repouso encanto o home aplica a forza, a forza de atrito entre a caixa e o plano de apoio será de atrito estático sendo contraria ao deslizamento da caixa para fronte. xa para os pés do home, a forza de atrito estará atuando no sentido a impedir o deslizamento dos pés para tras, nese caso a forza de atrito estático está apontando para fronte.
Caso a caixa estexa deslizando, a forza de atrito entre a caixa e o plano será dinámica e estará se opondo ao deslizamento, que nese caso coincide con a oposición ao movemento da caixa. Para o caso dos pés do home, considerando que mesmo empurrando a caixa non haxa deslizamento en relación à superficie, a forza de atrito continua sendo de carácter estático e nese caso ela estará apontando para fronte, ou sexa, se opondo ao deslizamento dos pés e consecuentemente favorábel ao movemento da caixa. Esa forza de atrito pode ser calculada pola seguinte expresión:
- Fat = μd.N, onde Fat, medida en Newtons, μd é o coeficiente de atrito dinámico e N a forza que é normal à dirección do movemento (no caso de o corpo estar en un plano horizontal, ten a mesma intensidade do peso do corpo, ou sexa, N = n.g, onde n é a masa do obxecto e g é a aceleración do campo gravitacional no local).
[editar] Atrito estático
Chamamos de forza de atrito estático a forza que se opón a deslizamento entre as superficies. Por exemplo, podemos citar o deslizamento de unha caixa sobre unha superficie ou tamén o atrito entre o pneumático de un carro cando este non está se movendo sobre a superficie. Cando se tenta empurrar unha caixa en repouso en relación ao solo, nótase que dependendo da forza que é aplicada sobre a caixa, esta non sae do lugar. Así, pódese concluír que hai unha forza que actúa contra o movemento. Ela é denominada forza de atrito estático. Hai que se ter coidado para non relacionar a forza de atrito estático con un corpo necesariamente parado.
Ora, para mover a caixa, se for feita unha forza igual ao atrito dinámico, ela non sairá do lugar, pois as forzas irán se anular. Entón, conclúese con iso que a forza de atrito estático é maior que a de atrito dinámico. Porén, na maioría dos casos, os seus valores son tan próximos que podemos considera-las aproximadamente iguais.
- Fat = μe.N (análogo ao atrito dinámico)
[editar] Enerxía disipada
Ao mover un obxecto en contacto con unha superficie, a enerxía disipada en forma de calor é:
-
-
- onde
- N é a forza normal,
- μd á o coeficiente de atrito dinámico,
- x e o eixo no que se move o corpo.
- onde
-
[editar] Valores dos coeficientes de atrito
Materiais en contacto | Estático μd | Dinámico μd |
---|---|---|
Xeo // Xeo | 0,1 | 0,03 |
Vidro // Vidro | 0,9 | 0,4 |
Vidro // Madeira | 0,2 | 0,25 |
Madeira // Coiro | 0,4 | 0,3 |
Madeira // Pedra | 0,7 | 0,3 |
Madeira // Madeira | 0,4 | 0,3 |
Aceiro // Aceiro | 0,74 | 0,57 |
Aceiro // Xeo | 0,03 | 0,02 |
Aceiro // Latón | 0,5 | 0,4 |
Aceiro // Teflón | 0,04 | 0,04 |
Teflón // Teflón | 0,04 | 0,04 |
Caucho // Cemento (seco) | 1,0 | 0,8 |
Caucho // Cemento (húmido) | 0,3 | 0,25 |
Cobre // Ferro (fundido) | 1,1 | 0,3 |
Esquí (encerado) // Neve (0ºC) | 0,1 | 0,05 |
Articulacións humanas | 0,02 | 0,003 |
[editar] Algúns Casos de Atrito
[editar] Rolla de champaña
Nese exemplo, para acharmos a forza que o atrito exerce na rolla sobre a boca da garrafa de vidro cando se tenta practicar a soltura da rolla de cortiza, precisamos antes achar a área de contacto entre a rolla e o bocal. Após obtermos ese dado por contas matemáticas (superficie interna de un cilindro), é preciso achar tamén a presión exercida pola rolla no bocal. A presión da rolla actúa como a Forza Normal na área de contacto, e, sabendo esas dúas informacións e posuíndo os coeficientes de atrito, basta utilizar a fórmula citada acima para obter a Forza de Atrito cando se tenta abrir tal garrafa.
[editar] Atrito no plano inclinado
Hai aquí apenas unha particularidade: Cando un corpo está sobre un plano inclinado e baixo a acción exclusiva da gravidade, a intensidade da Forza Normal que se utiliza para calcular a Forza de Atrito corresponde á compoñente perpendicular ao plano de contacto, que pode ser calculada segundo a expresión:
- , onde θ é o ángulo de inclinación en relación à horizontal.Vale resaltar que cando se trata de un plano inclinado, o ángulo formado polo plano inclinado e a horizontal corresponde ao ángulo formado polo peso do corpo sobre o plano e a súa compoñente perpendicular ao plano inclinado, rutineiramente chamada de Py. Nese circunstancia, a forza de atrito que atuará sobre o corpo irá se opor ao deslizamento para baixo e, por tanto, estará orientada paralelamente ao plano para cima.
A dirección do atrito é sempre perpendicular à recta tanxente á circunferencia no ponto en que o carro se encontra e o sentido aponta para o centro. Para calcular a Intensidade do Atrito usase a seguinte fórmula, desde que se trate de movemento Circular Uniforme:
- Fat = Masa do Automóbel Aceleración centrípeta.
a formula xeral, que mede o atrito de unha superficie é: .m = g.sen θ