¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la fricción?

La fricción es una fuerza de contacto que actúa para oponerse al movimiento deslizante entre superficies. Actúa paralela a la superficie y opuesta al sentido del deslizamiento. Se denomina como Ff.  La fuerza de fricción también se le conoce como fuerza de rozamiento.La fricción ocurre cuando dos objetos se deslizan entre sí o tienden a deslizarse. Cuando un cuerpo se mueve sobre una superficie o a través de un medio viscoso, como el aire o el agua, hay una resistencia al movimiento debido a que el cuerpo interactúa con sus alrededores. Dicha resistencia recibe también el nombre de fricción.

Ventajas: Gracias a la fricción podemos caminar tranquilos sobre superficies rugosas. Gracias al fricción podemos sujetar las cosas en nuestras manos Con la fricción hay mayor adherencia entre el piso y la llanta de un vehículo (Observa las carreras de motocicletas, donde parece que los pilotos tocan el piso con la oreja, de lo inclinados que están) Los objetos permanecen quietos sobre una superficie (libros, cuadernos, platos, cubiertos etc.) Las zapatillas se adhieren al piso y nos permiten practicar un deporte Gracias a la fricción podemos mantenernos sentados sobre una silla sin deslizarnos. Los clavos y tornillos se mantienen adheridos a la madera. Gracias al rozamiento los vehículos pueden rodar. Cuando se provoca un desgaste al pulir objetos, lográndose un acabado terso en muebles, joyas, herrerías, etc. Cuando se desea frenar un movimiento. Los frenos de los vehículos, los paracaídas y las rampas que se instalan en las carreteras para detener vehículos sin frenos son ejemplos de ello. El calor producido por la fricción es útil cuando se sabe aprovechar; por ejemplo: cuando tenemos se frotan las manos para producir calor o al crear frotando dos objetos.

Desventajas: En muchas circunstancias, sin embargo, se considera

como un efecto nocivo debido a que aumenta el trabajo de las máquinas.

Por el efecto de la fricción los motores de los automóviles tienen un periodo de vida útil. Aun siendo estos lubricados y presentando un diseño aerodinámico.

La fricción causa desgaste en la ropa y en las piezas metálicas, generando calor.

La fricción causa desgaste en el neumático de los autos de carrera, en los automóviles, generando calor que provoca a su vez daños en los mismos.

En el caso de los aviones se diseñan aerodinámicamente para reducir el rozamiento del aire, el que a altas velocidades tiene un valor considerable.

Antecedentes históricos del estudio del movimiento mecánico

La historia de la mecánica encierra a un amplio rubro de personajes que a lo largo de su vida han venido dando aportes importantes para la evolución de esta área. Antes de adentrar en los antiguos comienzos de esta disciplina es importante saber que la mecánica es una ciencia que se encarga de estudiar las condiciones de reposo o movimiento de los cuerpos bajo la acción de fuerzas. 

Aristóteles:Aristóteles decía que cada cosa tiende por naturaleza a cierta posición preferida. Por ejemplo: Una piedra cae porque es natural que vaya al suelo, ya que la piedra y el suelo tienen naturaleza parecida. Los movimientos que observamos son precisamente su tendencia de ir allí.Pero Aristóteles no era tonto, distinguía entre lo que llamaba movimientos naturales (por ej. el agua bajando por un torrente) y movimientos violentos (p.ej. disparar una flecha). En los movimientos violentos, producidos por los seres vivos, creía que siempre debía estar actuando una fuerza. En el caso de la flecha, la fuerza inicial la producía el arquero, pero luego creía que lo que mantenía la flecha en movimiento era la fuerza del aire que la empujaba constantemente desde atrás.Hasta Galileo (siglo XVII) esta fue la teoría aceptada.

Galileo Galilei:El físico y astrónomo italiano Galileo reunió las ideas de otros grandes pensadores de su tiempo y empezó a analizar el movimiento a partir de la distancia recorrida desde un punto de partida y del tiempo transcurrido. Demostró que la velocidad de los objetos que caen aumenta continuamente durante su caída. Esta aceleración es la misma para objetos pesados o ligeros, siempre que no se tenga en cuenta la resistencia del aire (rozamiento).

Isaac Newton:El matemático y físico británico Isaac Newton mejoró este análisis al definir la fuerza y la masa, y relacionarlas con la aceleración. Para los objetos que se desplazan a velocidades próximas a la velocidad de la luz, las leyes de Newton han sido sustituidas por la teoría de la relatividad de Albert Einstein. Para las partículas atómicas y subatómicas, las leyes de Newton han sido sustituidas por la mecánica cuántica. Pero para los fenómenos de la vida diaria, las tres leyes del movimiento de Newton constituyen la piedra angular de la dinámica (el estudio de las causas del cambio en el movimiento).

Leyes de Newton:Las Leyes de Newton, también conocidas como Leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la mecánica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos.

PRIMERA LEY DE NEWTON:Un cuerpo sobre el que no actúa una fuerza neta se mueve con velocidad constante (puede ser cero) y aceleración cero.Una vez que un cuerpo se pone en movimiento, no necesita una fuerza neta para mantenerlo en movimiento. La tendencia de un cuerpo a seguir moviéndose una vez iniciado su movimiento es resultado de la inercia.Lo que importa en esta primera ley de Newton es la fuerza neta. Una fuerza neta de cero equivale a ninguna fuerza

SEGUNDA LEY DE NEWTON:Si una fuerza externa neta actúa sobre un cuerpo, este se acelera. La dirección de aceleración es la misma que la dirección de la fuerza neta. El vector de fuerza neta es igual a la masa del cuerpo multiplicada por su aceleración.

F=m× aMasa y fuerza: La masa es una medida cuantitativa de la inercia, cuanto mayor sea la masa, más se resiste un cuerpo a ser acelerado.Un newton (N) es la cantidad de fuerza neta que

proporciona una aceleración de 1 metro por segundo al cuadrado a un cuerpo con masa de 1 kilogramo.

N=kg×m / s2

A fuerzas externas, se refiere a las fuerzas ejercidas sobre un cuerpo por otros cuerpos de su entorno. Esta segunda ley al igual que la primera es válida en marcos de referencia inerciales. Peso es la fuerza con que la Tierra atrae al cuerpo. La masa caracteriza las propiedades inerciales. La magnitud w del peso de un cuerpo es directamente proporcional a la masa.

TERCERA LEY DE NEWTON:Si el cuerpo A ejerce una fuerza sobre el cuerpo B (una acción), entonces, B ejerce una fuerza sobre A (una reacción). Estas dos fuerzas tienen la misma magnitud pero dirección opuesta, y actúan sobre diferentes cuerpos.Esta ley es válida para las fuerzas de largo alcance que no quieren contacto físico, como la atracción gravitacional.

Conceptos

Dinámica:Dinámica es una palabra que reconoce su origen en el término griego “dynamos” cuyo significado es el de potencia o fuerza. Se aplica a todo aquello que es ágil y movedizo.En Física existe una rama específica que se ocupa del estudio de la dinámica, tratando del movimiento de los cuerpos y de las fuerzas que se ejercen sobre ellos. La primera y la segunda de las leyes de Newton, que se basaron en estudios de Galileo Galilei, tratan del concepto dinámico de fuerza.

La primera de las leyes de Newton dice que un cuerpo se mantendrá en reposo o movimiento uniforme, salvo que sobre él actúe una fuerza.La segunda de las leyes de Newton, expresa que la variación del movimiento de los cuerpos es proporcional a la fuerza que se ejerce sobre él.El impulso de una fuerza (constante) es el producto de la misma por el tiempo que actúa y produce una variación en la cantidad de movimiento sobre el cuerpo afectado. La cantidad de movimiento se obtiene del producto de su masa por su velocidad.

Fuerza:En física, la fuerza es una magnitud física que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas (en lenguaje de la física de partículas se habla de interacción). Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los cuerpos materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía.En el Sistema Internacional de Unidades, la fuerza se mide en Newtons (N).

Tipos de fuerza:

Se pueden distinguir dos grandes clases de fuerzas: fuerzas de contacto o fuerza de rozamiento, representan el resultado del contacto físico

entre el cuerpo y sus alrededores, por ejemplo mover un carro o estirar un resorte fuerzas de acción a distancia que actúan a través del espacio sin que haya contacto

físico entre el cuerpo y sus alrededores, por ejemplo la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos que caen en caída libre. Todas las diferentes formas de fuerzas se encuentran dentro de esas dos grandes clasificaciones.

FUERZAS DE CONTACTO O FUERZA DE ROZAMIENTO: fuerza normal, NEs la fuerza de reacción que ejercen las superficies al apoyo de los cuerpos sobre ellas.Es una fuerza vertical y hacia arriba, perpendicular siempre a la superficie de apoyo.

Fuerza de tensión, TFuerza que aparece cuando hay elementos de sujeción como por ejemplo cables, cuerdas, varillas, etc. Es una fuerza dirigida siempre del cuerpo al elemento que lo sujeta (aparece por pares).

fuerza de rozamiento, FR

Fuerza que se opone al movimiento. Se debe al roce o fricción del cuerpo con las superficies. Depende del tipo de superficie pero no del tamaño de dicha superficie.

FR=μ ∙ N

Donde μ es el coeficiente de rozamiento. Es un valor propio para cada superficie. Existen dos tipos de coeficiente de rozamiento: Coeficiente de rozamiento estático,  μe: el

considerado cuando el cuerpo está en reposo y va a empezar a moverse.

Coeficiente de rozamiento dinámico, μe: el existente cuando el cuerpo está en movimiento.

El coeficiente de rozamiento estático es siempre mayor que el dinámico, ya que “cuesta” más empezar a mover un cuerpo, que intentar que siga moviéndose cuando ya está en movimiento.FUERZAS DE ACCIÓN A DISTANCIA

fuerza gravitatoriaFuerza de atracción que existe entre dos cuerpos debida a la masa de los mismos.

FG=Gm1−m2

r2

Siendo G la constante de gravitación universal, 6’67·10-11 N·m2/kg2; m1 y m2 las masas de los cuerpos en kilogramos y r la distancia, en metros, que separa ambos cuerpos.

fuerza electrostáticaFuerza electrostática es la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales en el espacio. Es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Su módulo se halla mediante la formula

F=K ∙Q1 ∙ Q2

r 2

fuerza magnéticaLas fuerzas magnéticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magnética entre cargas en movimiento. Esto sucede porque en el interior de los imanes convencionales existen micro-corrientes que macroscópicamente dan lugar a líneas de campo magnético cerradas que salen del material y vuelven a entrar en él. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro polo.