Coeficiente de fricción: definición, fórmula y ejemplos

Definición y cálculo

¿Cuál es el coeficiente de fricción? Esa es la pregunta que hizo el maestro de Francine, el Sr. Campo, en la clase de física. El Sr. Campo comienza explicando de qué coeficiente de fricción está hablando porque hay muchos tipos de fricción: estática, deslizante o cinética, resistencia al aire, fricción interna de un cuerpo deformable, entre otras. Cada una de estas situaciones tiene una forma diferente de medir el coeficiente de fricción. La fricción sobre la que se les pregunta a Francine y sus compañeros en esta lección es la fricción estática. La fricción estática es la fuerza que resiste el movimiento de un objeto presionado contra una superficie.

El coeficiente de fricción estática es la fuerza mínima requerida para que un objeto se deslice sobre una superficie, dividida por las fuerzas que los presionan juntos. No hay unidades asociadas con coeficientes de fricción. En términos matemáticos más precisos:

Coeficiente de la ecuación de fricción estática

Francine pregunta qué significa el número en el lenguaje cotidiano, y el Sr. Campo responde: ‘El coeficiente de fricción estática es solo un número que indica lo difícil que es lograr que las superficies se deslicen entre sí. Un coeficiente de 1 significaría que se necesita tanta fuerza para levantar un objeto como para deslizarlo sobre una superficie nivelada. Para la mayoría de los objetos y materiales cotidianos, el coeficiente es un número entre 0 y 1. ‘

El Sr. Campo explica que esto no se aplica a todas las situaciones. Hay muchos casos en los que el coeficiente de fricción puede ser superior a 1, siendo el velcro un ejemplo obvio. Incluso se ha publicado un informe de un coeficiente de fricción negativo. Sin embargo, esto fue a escala microscópica con algunos materiales muy exóticos.

El coeficiente de fricción estática se determina experimentalmente midiendo cuánto pesa un objeto y qué fuerza se requiere para que comience a deslizarse sobre una superficie plana con gran precisión. El coeficiente depende solo de los dos materiales en cuestión.

Ejemplos

Después de la explicación, el Sr. Campo escribe un problema en la pizarra y lo resuelve para Francine y sus compañeros de clase. ‘Echemos un vistazo a un ejemplo para ver si lo está siguiendo. Se necesitan exactamente 67,3 Newtons para mover un objeto que pesa 12,41 kg. ¿Cuál es el coeficiente de fricción estática de estos dos materiales? Utilice la aceleración de la gravedad de 9,81 m / s / s en sus cálculos ‘.

‘Lo primero que hacemos es, ¿qué?’ pregunta el Sr. Campo.

Francine y varios de sus compañeros de clase responden con una de sus frases repetidas con frecuencia: «Sustituye lo que sabemos en la ecuación».

‘¡Correcto!’ exclama y sigue escribiendo en la pizarra.

Coeficiente de fricción estática = 67,3 Newtons / (9,81 m / s / s) (12,41 kg) = 0,553

‘¿Todos ven cómo funcionó esto?’ Pregunta el Sr. Campo. Cuando escucha muchos murmullos, continúa: “Parece que podrías usar otro problema de ejemplo. Entonces, pase a la página siguiente de su libro de texto y sígame mientras completamos otro cálculo experimental del coeficiente de fricción ‘.

Continúa explicando el problema y la solución: un laboratorio de pruebas tenía los siguientes datos para calcular el coeficiente de fricción estática de un nuevo material consigo mismo. Use la fuerza promedio necesaria para mover el material más allá de sí mismo para calcular el coeficiente de fricción estática para este nuevo material:

Objeto de 10,01 kg sobre una superficie plana

g = 9,82

Fuerza media = 90,13 Newtons

Coeficiente de fricción estática = 90,13 Newtons / (10,01 kg) (9,82 m / s / s) = .917

‘Habrá varios problemas más como este para tu tarea. Necesitamos entender este concepto porque mañana pasaremos a la fricción en un plano inclinado ”.

Resumen de la lección

El coeficiente de fricción estática es una medida de lo difícil que es lograr que dos superficies comiencen a deslizarse una contra la otra. Se define como la fuerza mínima requerida para que las superficies comiencen a deslizarse, dividida por la fuerza que presiona las dos superficies juntas. Este coeficiente está generalmente entre 0 y 1, pero no tiene por qué serlo.

Este coeficiente cambia con los materiales utilizados y se determina experimentalmente midiendo con mucha precisión las fuerzas involucradas: gravedad en el lugar de prueba, masa del objeto y la fuerza necesaria para que el objeto comience a deslizarse por la superficie.

Términos clave y tipos de fricción

• Coeficiente de fricción estática: una medida de la cantidad mínima de fuerza necesaria para que dos superficies se deslicen juntas
• Fricción estática: la fuerza que resiste el movimiento de un objeto contra una superficie.
• Tipos de fricción: estática, resistencia al aire, cinética y fricción interna de un cuerpo deformable

Los resultados del aprendizaje

Después de estudiar cada sección de esta lección, podría tener la capacidad de:

• Discutir el concepto de coeficiente de fricción estática.
• Modele la fórmula para determinar la medida de la fricción
• Determinar las razones por las que esta medida podría ser necesaria.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador