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Instituto Tecnológico de Chihuahua
CesarPaulRodríguezTrillo Ing.JoséEsparzaElizalde Ing.Electromecánica Administraciónytécnicasde mantenimiento Tiposdefricción
Chihuahua, Chih
16-Octubre-2017
Índice Introducción………………………………………………………… Tiposdefricción……...……………………………………………. Fuerzadefricciónestática…………………...………………...… Fuerzadefriccióndinámica……………………………………… Rozamientoentresólidoyfluido – Rozamientocon lubricación…... Conclusión…………………………………………………..…….... Bibliografía…………………………………...………………………
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Introducción
La fuerza de fricción o la fuerza de rozamiento es la fuerza que existe entre dos superficies en contacto, que se opone al movimiento relativo entre ambas superficies (fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento (fuerza de fricción estática). Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscópicas, entre las superficies en contacto. La fricción está presente en nuestras vidas todos los días y en
algunos
casos
es
imprescindible
para
poder
desarrollar
determinadas
acciones como caminar, andar ó frenar un vehículo, encender un cerrillo, fabricar piezas en un torno ó en una fresadora, etc.; pero es completamente improductiva en los elementos de una máquina, los cuales podrían fallar si no se lubricaran y aunque esto se hiciera, si el lubricante no es el adecuado, el mecanismo, dentro de un proceso más lento también se dañaría finalmente.
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Tipos de fricción Existen dos tipos de rozamiento o fricción, la fricción estática ( F e) y la fricción dinámica ( F d) . El primero es la resistencia que se debe superar para poner en movimiento un cuerpo con respecto a otro que se encuentra en contacto. El segundo, es la resistencia, de magnitud considerada constante, que se opone al movimiento pero una vez que este ya comenzó. En resumen, lo que diferencia a un roce con el otro, es que el estático actúa cuando los cuerpos están en reposo relativo en tanto que el dinámico lo hace cuando ya están en movimiento. No se tiene una idea perfectamente clara de la diferencia entre el rozamiento dinámico y el estático, pero se tiende a pensar que el estático es algo mayor que el dinámico, porque al permanecer en reposo ambas superficies pueden aparecer enlaces iónicos, o incluso microsoldaduras entre las superficies, factores que desaparecen en estado de movimiento. Este fenómeno es tanto mayor
cuanto
más
perfectas
son
las
superficies.
Un
caso
más o menos común es el del gripaje de un motor por estar mucho tiempo parado (no solo se
arruina
temperatura
por
una muy
elevada), ya que al permanecer las superficies, del pistón y la camisa, durante largo tiempo en contacto y en reposo, pueden llegar a soldarse entre sí.
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Fuerza de fricción estática
La fuerza de fricción estática es una fuerza entre dos superficies que impide que estas se deslicen o resbalen una sobre la otra. Esta es la misma fuerza que te permite acelerar hacia adelante cuando corres. Tu pie plantado en el suelo puede agarrarse a este y empujarlo hacia atrás, lo que provoca que el suelo empuje tu pie hacia adelante. Le llamamos fuerza de fricción estática a este tipo de fricción "de agarre", donde las superficies no pueden deslizarse una sobre la otra. Si no hubiera ningún tipo de fricción entre tu pie y el suelo, serías incapaz de empujarte hacia adelante al correr, y terminarías trotando en el mismo lugar (de la misma forma que si trataras de correr en hielo muy resbaloso). La fuerza de fricción estática es un poco diferente de la fuerza de fricción dinámica. Por ejemplo, la fuerza de fricción estática cambiará su valor dependiendo de cuánta fuerza sea aplicada al objeto que hay que mover. Imagina que tratas de deslizar una caja pesada a través de un piso de concreto. Puede suceder que, por más duro que empujes, la caja no se mueva nada. Esto significa que la fricción estática responde a lo que haces. Aumenta para igualar en magnitud la fuerza con la que empujas, pero en la dirección opuesta. Si finalmente empujas con la fuerza necesaria, la caja parece que se desliza súbitamente y comienza a moverse. Una vez en movimiento, es más fácil mantenerla en movimiento que lo que costó empezar a moverla, lo que indica que la fuerza de fricción dinámica es menor que la fuerza máxima de fricción estática.
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Fuerza de fricción dinámica
Ahora, si estacionas tu automóvil en una colina muy empinada, o si estás siendo empujado por un luchador de sumo, probablemente comenzarás a deslizarte. Aún cuando dos superficies se deslicen una sobre la otra, puede haber una fuerza de fricción entre ellas, pero a esta la llamamos fuerza de fricción dinámica o cinética. La fuerza de fricción dinámica, siempre se opone al deslizamiento y trata de reducir la rapidez a la cual las superficies se deslizan una sobre la otra. Por ejemplo, una persona barriéndose a segunda base durante un juego de béisbol está usando la fuerza de fricción dinámica para frenarse. Si no hubiera fricción dinámica, el jugador de béisbol continuaría deslizándose (sí, esto haría que robar bases fuera extremadamente difícil).
Si presionas fuertemente tus manos una contra la otra y las tallas, la fuerza de fricción dinámica
será
estuvieras
más
grande
presionando
que
si
tus
solo
manos
ligeramente. Esto es porque la cantidad de fuerza
de
fricción
dinámica
entre
dos
superficies es mayor mientras más fuerte se estén
presionando
entre
ellas
(es
decir,
mientras más grande sea la fuerza normal También, al cambiar los tipos de superficies que se deslizan una con la otra, cambiará la cantidad de fuerza de fricción dinámica. La "rugosidad" de dos superficies que se deslizan entre ellas está caracterizada por una cantidad llamada el coeficiente de rozamiento dinámico El parámetro depende solamente de las dos superficies en contacto y será diferente para distintas superficies (por ejemplo, hielo y madera, hierro y concreto, etc.). Dos superficies en contacto que no se deslizan fácilmente tendrán un coeficiente de rozamiento
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Rozamiento entre sólido y fluido La fricción aerodinámica depende del régimen o tipo de flujo que exista alrededor del cuerpo en movimiento: Cuando el flujo es laminar la fuerza de oposición al avance puede modelizarse como proporcional a la velocidad del cuerpo, un ejemplo de este tipo de resistencia aerodinámica es la ley de Stokes para cuerpos esféricos. Cuando el cuerpo se mueve rápidamente el flujo se vuelve turbulento y se producen remolinos alrededor del cuerpo en movimiento, y como resultado la fuerza de resistencia al avance es proporcional al cuadrado de la velocidad (v2), de hecho, es proporcional a la presión aerodinámica.
Rozamiento con lubricación Una cuestión de interés práctico es un problema mixto donde pueden aparecer tanto fenómenos de rozamiento entre sólidos como entre fluido y sólido, dependiendo de la velocidad. Se trata del caso de dos superficies sólidas entre las cuales existe una fina capa de fluido. Stribeck2 demostró que a muy bajas velocidades predomina un rozamiento como el que ocurre entre dos superficies secas, y a velocidades muy altas predomina un rozamiento hidrodinámico. La mínima fricción se alcanza para una velocidad intermedia dependiente de la presión del fluido, su "viscosidad cinemática".
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Conclusión
La presente investigación se hizo con motivo de que nosotros tuviéramos noción acerca de lo que es la fricción, y que tipos de fricción existen, ya que aunque es un tema poco sonado, nosotros como ingenieros electromecánicos debemos de tenerla muy presente y estudiada ya que es clave a la hora de analizar los diferentes elementos de maquinaria en la industria.
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Bibliografía
https://sites.google.com/site/timesolar/fuerza/friccion https://es.khanacademy.org/science/physics/forces-newtons-laws/.../what-isfriction https://www.definicionabc.com/general/friccion.php https://www.fisicalab.com
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