REACCIÓN NORMAL Y RESISTENCIA AL
DESLIZAMIENTO
Siempre que la superficie de un cuerpo desliza sobre la de
otro, cada cuerpo ejerce sobre el otro una fuerza de rozamiento
paralela a las superficies. La fuerza sobre cada cuerpo es
opuesta al sentido de su movimiento respecto al otro. Así,
cuando un bloque desliza de izquierda a derecha a lo largo
de una superficie de una mesa, se ejerce sobre el bloque un
fuerza de rozamiento hacia la izquierda, y una fuerza igual
actúa hacia la derecha sobre la mesa. Las fuerzas de
rozamiento pueden ejercerse también cuando no hay movimiento
relativo.
Las causa de estas fuerzas de rozamiento no está
suficientemente aclarada. Se cree que es el producto de la
combinación de algunos átomos de la periferia
de los cuerpos que entran en contacto, produciendo una soldadura
momentánea entre ellos. La fuerza necesaria para vencer
estas uniones atómicas sería la fuerza de rozamiento.
Empíricamente se sabe que es mayor la adhesión
entre superficies de un mismo material. Hay una razón
para explicar este hecho: en los puntos de contacto los átomos
iguales encuentran una mayor facilidad para soldarse. En caso
de que se trate de superficies sucias con impurezas de alguna
otra sustancia, el rozamiento disminuye. El material que se
interpone entre las dos superficies impide que se establezca
un contacto directo entre los átomos. Las sustancia
que atacan químicamente a por lo menos una de las dos
superficies en contacto, reducen mejor aún el coeficiente
de rozamiento. También la presencia de gases lo disminuye.
Mejor aún es emplear moléculas de grandes dimensiones
que pueden atacar químicamente alguna de las dos superficies.
Así actúan los lubricantes, que pueden reaccionar
moderadamente con el material que lubrican. Suelen estar formados
por moléculas alargadas que cubren la superficie del
sólido con una “vellosidad molecular”.
Según las anteriores consideraciones se observa que
el cuerpo permanece en equilibrio siempre que se tenga:
siendo f el coeficiente estático de rozamiento, que
como se ha visto depende, entre otras causas de la pulimentación
de las superficies en contacto, de la naturaleza de los cuerpos
y de la lubricación que exista entre ellos.
A igualdad de carga P, influye también la extensión
de las superficies de contacto. El valor de f crece con la
presión unitaria p = P/S, donde S es la superficie
de contacto entre los dos cuerpos.
El coeficiente de rozamiento también varía con
la temperatura.
Existe pues, una fueraza que se opone a la fuerza F de deslizamiento,
cuyo limite máximo es:
Por otra parte, el peso P está equilibrado por la
reacción Rn del plano de apoyo. Cuando se tiene:
el equilibrio está a punto de romperse y se dice que
es estricto. En esta condiciones, la resultante:
llamada reacción total del plano de apoyo, forma un
ángulo con la normal al plano, llamado ángulo
de rozamiento, tal que:
\(\displaystyle \tan \varphi = \frac{R_t}{R_n}= \frac{f·P}{P}
= f \)
Si el cuerpo se mueve con movimiento uniforme y velocidad
v, se verifica también que:
\(F - R_t = F - f_cP = 0 \)
donde fc es el coeficiente de rozamiento cinético
o coeficiente de rozamiento por deslizamiento. Para velocidades
muy pequeñas, f aumenta algo, disminuyendo cuando v
crece hasta hacerse sensiblemente igual al coeficiente f de
rozamiento estático, pero para velocidades muy elevadas
fc disminuye apreciablemente. |