El fenomen de la fricció a la vida humana té un paper tant positiu com negatiu. D'una banda, sense la seva presència, el moviment seria impossible, d' altra banda, a causa de la fricció, es produeixen grans pèrdues d'energia i materials de treball. A l'article, considerarem des del punt de vista de la física què és la fricció, així com com trobar el coeficient de fricció.
Fenòmen de fricció
La fricció és un fenomen de contacte que es produeix a la zona de contacte entre diferents cossos, i que contraresta qualsevol dels seus moviments mutus.
En la mecànica del moviment dels sòlids, es distingeixen tres tipus de fricció:
- actuant en repòs;
- actuant mentre llisquen superfícies una sobre l' altra;
- causat per cossos rodant.
La fricció en repòs es produeix quan apliquem una força tangencial externa a una superfície d'un cos per moure'l. Un exemple sorprenent de fricció per lliscament és el lliscament dels esquís sobre la neu. Finalment, la fricció durant el rodatgees manifesta quan la roda del vehicle està rodant per la carretera.
Fórmula per determinar la força de fricció
En física, els tipus de fricció enumerats es descriuen amb la mateixa fórmula quan es calculen les forces actuants. Aquesta fórmula té aquest aspecte:
Ft=µN.
La força de fregament Ft és igual al producte del coeficient de fricció µ per la reacció del suport N. Quan es considera el tipus de fregament corresponent, només el valor del coeficient µ, que és una quantitat adimensional, canvia.
En el cas de forces de fricció estàtiques i de lliscament, el valor de µ és d'unes dècimes d'unitat. µ depèn dels materials en contacte, de la seva rugositat superficial i no depèn de l'àrea de contacte ni de la velocitat de lliscament.
Per a la fricció de rodament, el coeficient µ (normalment es denota CR) depèn de les característiques d'elasticitat del cos de rodament, de la seva duresa, del radi de rodament i d' altres factors. Per a la majoria de materials, aquest factor de rodatge està en centèsimes i mil·lèsimes d'unitat.
Com que hi ha molts factors que afecten el valor de µ, no hi ha una fórmula matemàtica definida per al seu càlcul. Responent a la pregunta de com trobar el coeficient de fricció, cal dir que es mesura experimentalment.
Determinació del coeficient µ
En aquest paràgraf, considerarem dues maneres pràctiques de determinar el valor de µ utilitzant l'exemple de fricció de lliscament i repòs.
La primera manera de respondre a la pregunta de com trobar el coeficient de fricció,consisteix a col·locar una barra sobre un pla horitzontal, a la qual s'adjunta un dinamòmetre. La barra i l'avió estan fets amb el parell de materials investigat, per exemple, vidre i fusta. En moure la barra de manera uniforme, subjectant el dinamòmetre, podeu determinar la força de lliscament Ft. Coneixent la massa m de la barra, el coeficient µ es calcula de la següent manera:
µ=Ft / (mg).
El segon mètode és convenient per determinar µ per a la fricció estàtica. Per fer-ho, cal col·locar una barra en un pla horitzontal. Aleshores, un extrem de l'avió s'hauria d'aixecar lentament, inclinant-lo en un cert angle respecte a l'horitzó. Amb un cert angle θ, la barra començarà a lliscar de la superfície. En mesurar aquest angle, el coeficient de fricció µ es pot determinar a partir de l'equació:
µ=tg(θ).
La mesura de µ per a la fricció de rodament implica utilitzar una configuració més sofisticada anomenada pèndol inclinat. El càlcul de µ en aquest cas es realitza estudiant les equacions de la dinàmica del moviment.
