¿Cómo afecta el área de la superficie a la fricción?

Introducción

En este momento, su computadora portátil o bebida probablemente esté descansando sobre la mesa. Pero la mesa no es perfectamente plana. ¿Qué impide que los objetos se caigan de la mesa? La respuesta es la fricción. Incluso si están quietos, todos los objetos tienen una fuerza de fricción que actúa sobre ellos llamada fricción estática, que se opone a cualquier fuerza aplicada.

La fuerza de fricción se opone a cualquier fuerza aplicada.

Si piensa en una superficie con baja fricción, como una pista de hielo, el disco se mueve con mucha facilidad y, a veces, incluso se desliza sin ser empujado. Esto se debe a que hay muy poca fricción sobre el hielo. Sin embargo, su mesa, aunque no sea perfectamente plana, tiene mucha más fricción, por lo que sus cosas se quedan quietas. Entonces, ¿qué afecta la fuerza de la fricción de un objeto? Suponiendo que tengan el mismo peso, ¿es más fácil empujar algo alto y delgado, o un objeto ancho y plano? Hoy vamos a explorar esta pregunta y ver cómo el área de la superficie afecta la fuerza de fricción. Para hacer esto, tiraremos de un objeto sujeto a una balanza de resorte. La fuerza necesaria para hacer que el objeto se mueva se registrará con la escala de resorte; esta es la fuerza aplicada. Para que un objeto comience a moverse, la fuerza aplicada debe ser mayor que la fricción estática. Cuando el objeto comienza a moverse, la fuerza aplicada es igual a la fuerza de fricción estática. Entonces, si registramos la fuerza necesaria para que el objeto se mueva con la escala de resorte, sabremos cuál es la fricción estática para ese objeto.

Materiales

• Escala de primavera
• Cuerda
• Dos objetos de la misma masa pero áreas diferentes (puede comprar bloques especialmente hechos para este propósito de proveedores de ciencia en línea)
• Tabla de datos como esta:

Pasos

1. Calcula el área de la superficie de cada objeto. Dependiendo de la forma de su objeto, necesitará una fórmula diferente para calcular el área. Si el objeto es un cuadrado o un rectángulo, multiplique la longitud por el ancho. Luego, multiplique este número por 6 para tener en cuenta todas las caras de la forma. Si su objeto tiene un fondo circular, multiplique dos por pi por el radio al cuadrado y sume eso a dos multiplicado por pi multiplicado por la altura.

Ecuaciones de superficie

2. Ahora, coloque la escala de resorte en su objeto. Puede atar una cuerda corta al objeto (asegúrese de que no interfiera con el objeto en contacto con la superficie) y adjuntarlo a la escala de resorte. Tire suavemente de la escala de resorte y registre la fuerza necesaria para que el objeto se mueva. Haga esto tres veces y tome el promedio para obtener un número más preciso. 3. Repita el paso 3 para el otro objeto.

Solución de problemas

Si tiene problemas para registrar la fuerza necesaria para que el objeto se mueva, intente tirar de la báscula de resorte un poco más lento. Si la fuerza es demasiado pequeña para que la detecte la báscula de resorte, intente usar objetos más pesados. Esto aumentará la fuerza necesaria y, por lo tanto, será más fácil de observar.

Preguntas de discusión

¿Qué objeto tuvo una mayor fricción estática? ¿Fueron tus resultados los que esperabas?

Cómo funciona

Como vio, el área de la superficie no afectó la fricción. ¿Cómo podría ser esto? Seguramente es más difícil arrastrar un objeto grande por el suelo que uno pequeño. Resulta que lo único que afecta la fricción es el tipo de superficies que interactúan y el peso del objeto. Los objetos más pesados ​​tienen una fuerza de fricción mayor. Pero, si usa objetos del mismo peso, no importa cómo se distribuya el peso, la fuerza de fricción será la misma. También podemos ver esto usando matemáticas. La fórmula de la fuerza debida a la fricción es el coeficiente de fricción multiplicado por la fuerza normal. La fuerza normal es una fuerza que se extiende perpendicular a una superficie. Si un objeto está sobre una superficie plana, la fuerza normal es igual a la fuerza gravitacional o al peso del objeto.

Ecuación para la fuerza de fricción

Como puede ver en la fórmula, el área de la superficie no juega ningún papel en la determinación de la fuerza debida a la fricción. El coeficiente de fricción es una propiedad de la superficie y no cambia para ningún objeto. Por tanto, solo el peso del objeto y las propiedades de la superficie influyen en la fricción.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador