INSTITUTO TECNOLOGICO DE ZACATEPEC

UNIDAD 7 FRICCIÓN

ESTATICA

ING. RAUL SAMANO GALINDO

INTEGRANTES: N°L

OSCAR MENDOZA OROZCO 23

FRANCISCO MONTIEL TAPIA 24

ZACATEPEC MOR A 13 DE DICIEMBRE DEL 2013

UNIDAD 7

1. Fricción.

Este fenómeno ocurre cuando dos superficies entran en contacto y una de ellas se pone en movimiento y existe una fuerza que se opone; esto puede ocasionar que los mismos cuerpos no se muevan uno respecto al otro o también puede ocasionar un movimiento lento o con cierta velocidad.

Ejemplos:

Al momento de frotar una mano con la otra se produce una fricción y esto ocasiona que se genere calor.

Las llantas de un automóvil al desplazarse por el pavimento genera una fricción.

2. APLICACIÓN EN LA INGENIERIA CIVIL

La fricción es un tema importante para el ingeniero civil ya que cuando se analiza una obra se puede presentar este fenómeno o también cuando ya están concluidas debido a los desastres naturales o los creados por el hombre puede llegar a presentarse, el ingeniero debe de procurar utilizar este concepto para dar seguridad a las obras o utilizar este mismo a su favor; por ejemplo en las propiedades de los suelos hay un concepto llamado fricción interna esto es una deslizamiento causado por la fricción que hay entre las superficies de contacto de las partículas y de su densidad, los suelos granulares tiene mayor superficie de contacto esto permite que tengan una mejor trabazón en cambio los suelos limosos y arcillosos no presentan esta característica. En las carreteras por ejemplo para ser más específicos en la pavimentación se analiza este fenómeno para mejorar la seguridad de la conducción y en el diseño de las curvas horizontales. En la rama de la ingeniería civil se procura analizar mucho los movimientos de los cuerpos así como su equilibrio para mejorar la calidad y diseño de las estructuras de las edificaciones.

3. FRICCIÓN SECA

Es llevada a cabo por elementos cuya superficie no está lubricada, está relacionada con los cuerpos rígidos. Se puede definir como el desplazamiento de un objeto sólido seco con respecto a otra superficie.

Ejemplos:

El clásico ejemplo el que todos vemos cuando pasamos cerca de una tienda departamental las cajas que se desplazan por el suelo ocasionan una fricción seca debido a que el cuerpo rígido en este caso la caja está en contacto con otra superficie seca.

Cuando hay un desplazamiento de algún mueble.

4. LEYES DE FRICCIÓN Y SU APLICACIÓN EN LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS.

1. La reacción de la fricción estática es directamente proporcional a la magnitud de la reacción normal.

2. La fuerza de fricción estática es independiente de tamaño del área de contacto.3. La fuerza de fricción cinética es independiente de la velocidad relativa de la superficie

de contacto.

APLICACIÓN:

Si un bloque de peso w se coloca en una superficie horizontal (sin ser desplazado) sobre este actuaran dos fuerzas la de su w y la de la superficie N como no hay componentes horizontales podría decirse que la reacción es normal.

Cuando se aplica una carga P pequeña al bloque de manera horizontal se dice que el cuerpo no se moverá debido a que en su superficie de contacto existe una fuerza que la contrarresta F a esta se le conoce como fuerza de fricción estática. no se conoce la naturaleza de esta fuerza sin embargo se dice que es debido a las irregularidades de la superficie de contacto.

Si se incrementa P la fuerza F también seguirá aumentando para tratar de equilibrar pero llegara un punto en la cual aparecerá el Fm (valor máximo) y entonces F ya no podrá equilibrar y se desplazará el bloque. A medida que este se desplace la magnitud

de F disminuye Fm a un valor Fk (fuerza de fricción cinética). Cuando el bloque se deslice la velocidad aumentara pero la fricción Fk permanecerá constante.

5. FRICCIÓN SECA , FRICCIÓN DE FLUIDO (diferencias)

En el caso de la fricción seca solo es cuando un cuerpo se desliza por una superficie seca sin ningún tipo de fluidos.

La fricción de fluidos solo se desarrolla en las capas de fluido. La fricción de fluido se emplea más para el flujo de fluidos de las tuberías y

orificios.

Ejemplos:

FRICCIÓN DE FLUIDOS

Como se ve en la imagen, la "lámina" más pegada a la superficie no tiene velocidad (por eso el polvo y la suciedad del coche no se quita aunque vayas muy rápido), pero según se separa de ella, la velocidad va aumentando, hasta que a una cierta distancia tenemos la velocidad de partida, es decir, el flujo que está muy separado no se ve influido por el contacto con la superficie.

FRICCIÓN SECA

Desplazamiento de una caja de madera sobre el suelo con superficie irregular.

6. Establece y ejemplifica las diferencias entre fricción estática y fricción dinámica

Ambas se podría decir que van de la mano ya que por ejemplo un bloque reposado en una superficie plana se le aplica una fuerza y esta tratara de mover el bloque sin embargo no se moverá debido a la fuerza de fricción estática que se opone para mantener equilibrio, sin embargo a medida que se le va aplicando un fuerza cada vez más grande entonces esta fricción aunque aumente tendrá que ceder y entonces aparecerá la fricción dinámica el bloque se desplazara a una velocidad que tal vez aumente pero la fricción seguirá constante. Es como si la fuerza estática buscara el equilibrio mientras que la dinámica busca ser liberada.

7. COEFICIENTE DE FRICCIÓN

El coeficiente de fricción es una constante que expresa la oposición al desplazamiento de dos superficies de dos cuerpos que están en contacto.

VALORES DEL COEFICIENTE DE FRICCION ESTATICA (aproximados y en el SI)

Metal sobre metal 0.15 – 0.60Metal sobre maderas 0.20 – 0.60Metal sobre piedra 0.30 – 0.70Metal sobre cuero 0.30 – 0.60Madera sobre madera 0.25 - 0.50Madera sobre cuero 0.25 – 0.50Piedra sobre piedra 0.40 - 0.70Tierra sobre tierra 0.20 – 1.00Hule sobre concreto 0.60 – 0.90

Los valores de la fricción cinética son alrededor de 25 por ciento menores.

8. Describe la gráfica, considerando a que hace referencia, como se forma y que es lo que se indica sus partes.

- Cuando se aumenta la fuerza P, fuerza F también incrementa esta continua oponiéndose a P hasta que alcanza un valor máximo (Fm). Si P sigue aumentando la fuerza de fricción ya no puede equilibrarla y el bloque comienza a desliarse. Cuando el bloque se desliza la fuerza (Fm) Disminuye a un valor menor. Esto se debe a que existe una interpretación menor de las entre las irregularidades de las superficies en contacto cuando una de estas se mueve con respecto a la otra. A partir de ese momento aumenta la fuerza mientras que la fuerza de fricción, representada por (Fk) que se denominada fuerza de fricción cinética permanece constante.

9. Define que son los ángulos de fricción estática y Fricción dinámica.

Algunas veces es conveniente reemplazar la fuerza normal N y la fuerza de fricción F por su resultante R. considere un bloque de peso W que descansa sobre una superficie horizontal plana. Si no se aplica una fuerza horizontal al bloque, la reacción resultante R se reduce a la fuerza normal N (figura 8.3 a). sin embargo si la fuerza aplicada P tiene una componente horizontal Px que tiende a mover el bloque , la fuerza R tendrá una componente horizontal F y, por lo tanto, formara un Angulo Φ con la normal a la superficie (figura 8.3 b). Si se incrementa Px hasta que el movimiento se vuelva inminente, el Angulo entre R y la vertical

aumenta y alcanza un valor máximo (figura 8.3 c). Este valor recibe el nombre de Angulo de fricción estática y se representa con Φs. Con base en la geometría de la observamos que. Si llega a ocurrir el movimiento, la magnitud de la fuerza de fricción decae a Fk en forma similar, el Angulo Φ entre R y N decae a un valor menor ΦK, llamado Angulo de fricción dinamia con base en la geometría de la figura se describe

10. Plantea algún procedimiento o pasos a seguir para resolver problemas en los que intervenga la fricción seca, en planos inclinados principalmente.

La mayoría de los problemas que invocan a la fricción pertenecen a uno de los siguientes 3 grupos

1- Cuanto todas las fuerzas aplicadas están dadas y os coeficientes de fricción se conocen en estos casos se desean determinar si e cuerpo considerado permanecerá en reposo o se deslizara la fuerza de fricción F requerida para mantener el equilibro es desconocida (su magnitud no es igual a ms) y debe determinarse junto con la fuerza normal N. Dibujando un diagrama de un cuerpo libre y resolviendo las ecuaciones. Después se compara el valor encontrado de la magnitud F de la fuerza de fricción con el valor máximo Fm = MSN si F es menor o igual a Fm el cuerpo permanecerá en reposo, pero si este es mayor no hay equilibrio y ocasiona movimiento.

2- Todas las fuerzas aplicadas están dadas y se sabe que el movimiento es inminente se desea determinar el valor del coeficiente de fricción estática. En este caso nuevamente se calculan la fuerza de fricción y la normal dibujando un diagrama de cuerpo libre y resolviendo las ecuaciones de equilibrio como se sabe el valor encontrado para F es el máximo Fm y se puede encontrar el coeficiente de fricción al escribir y resolver la ecuación Fm =MSN

3- En este que se proporciona el coeficiente de fricción estática y se sabe que el movimiento en una dirección dada es inminente se desea determinar la magnitud o la dirección de una de las fuerzas encontradas. La fuerza d fricción se debe mostrar en el diagrama de cuerpo libre con un sentido opuesto al movimiento inminente y con una magnitud FM= MSN con esto se pueden escribir las ecuaciones de equilibrio y se puede determinar la fuerza deseada