fricción
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M.C. Ma. De Jesús Náñez R.
I N T R O D U C C I ó N:
La fricción está presente en
nuestras vidas todos los
días y es imprescindible
para poder desarrollar
determinadas acciones
como caminar, andar ó
frenar un vehículo, generar
fuego, fabricar piezas, etc.
2 F.I.M.E.
En los componentes de
máquinas, la fricción conlleva a
la transformación de energía
útil, aprovechable en trabajo
productivo.
Es muy importante el análisis
de los fenómenos de fricción en
las máquinas, para determinar si
las causas que lo generan son
mecánicas, operacionales ó de
lubricación, con el objetivo de
controlarlas y reducirlas.
3 F.I.M.E.
¿ Q U É E S L A F R I C C I Ó N ?
“Es la fuerza que actúa tangencialmente a las superficies de
contacto en una dirección opuesta al movimiento o a la
tendencia al movimiento de una superficie con respecto a
otra.”
4 F.I.M.E.
T I P O S D E F U E R Z A S D E F R I C C I Ó N:
Puede ser estática ó cinética.
• Fuerza de fricción estática (Fe):
es una fuerza negativa mayor que
la fuerza aplicada la cual no es
suficiente para iniciar el movimiento
de un cuerpo estacionario.
Se genera debido a la
rugosidad microscópica de
las dos superficies,
que interactúan y se
entrelazan.
5 F.I.M.E.
Fuerza de fricción
cinética (Fc) :
es una fuerza negativa
que se presenta cuando
un cuerpo se mueve con
respecto a otro, se
opone al movimiento y
es de magnitud
constante.
6 F.I.M.E.
Equilibrio:
La Normal (N) actúa a una
distancia x a la derecha de la línea de acción de W.
Esta ubicación, que coincide con el centroide o
centro geométrico de la distribución de fuerza
normal es necesaria para equilibrar el “efecto de
volteo” causado por una fuerza (P).
7 F.I.M.E.
Al incrementarse lentamente P, F aumenta de manera
correspondiente hasta que alcanza un cierto valor máximo Fs
(Fuerza límite de fricción estática). Cuando se alcanza este valor, el
bloque está en equilibrio inestable ya que cualquier incremento
adicional en P ocasionará que el bloque se mueva.
La fuerza límite de fricción estática Fs es directamente proporcional
a la fuerza normal resultante (N).
Donde la constante de proporcional, se llama coeficiente de
fricción estática.
8 F.I.M.E.
Si la magnitud P que actúa sobre el bloque se incrementa de
manera que resulta mayor que Fs, la fuerza de fricción en las
superficies de contacto cae en un valor menor Fk (Fuerza de
fricción cinética).
La fuerza de fricción es directamente proporcional a la magnitud de
la fuerza normal resultante.
9 F.I.M.E.
La constante de proporcionalidad , se llama coeficiente de fricción cinética.
F es una fuerza de fricción estática si se mantiene en equilibrio.
F es una fuerza de fricción cinética limitante , cuando alcanza un valor máximo necesario para mantener el equilibrio.
F se llama fuerza de fricción cinética cuando ocurre el deslizamiento en la superficie de contacto.
Cuando en la superficie de contacto el deslizamiento está a punto de ocurrir, la fuerza de fricción estática máxima es proporcional a la fuerza normal, de manera que:
Cuando está ocurriendo el deslizamiento en la superficie de contacto, la fuerza de fricción cinética es proporcional a la fuerza normal, de manera que:
10 F.I.M.E.
P R O C E D I M I E N T O D E A N Á L I S I S:
Trace los diagramas de cuerpo libre, muestre siempre las fuerzas de fricción como incógnitas.
Descomponer la fuerza ejercida en cada una de las superficies donde existe fricción en una componente normal y una componente de fricción.
Si existen más cuerpos, se debe dibujar un diagrama de cuerpo libre para cada uno.
Determine el número de incógnitas y compárelo
con el número de ecuaciones de equilibrio
disponibles.
11 F.I.M.E.
Siempre que se resuelvan problemas donde la fuerza de fricción F
debe ser una “fuerza de equilibrio” y satisface la desigualdad:
1.- Todas las fuerzas aplicadas y los coeficientes de fricción son
conocidos, y se debe determinar si el equilibrio se mantiene o no.
Se deben escribir las ecuaciones de equilibrio para determinar N y
F.
Se debe calcular la máxima fuerza de fricción
admisible: si ,se mantiene el equilibrio si ,
ocurre el movimiento y la magnitud de la fuerza de fricción es:
12 F.I.M.E.
2.- Todas las fuerzas aplicadas son conocidas y se debe encontrar el mínimo
valor permisible de para el cual se mantiene el equilibrio
Se deben escribir las ecuaciones de equilibrio para determinar N y F.
Como el movimiento es inminente , se sustituyen los valores
encontrados para N y F en la ecuación y se resuelve para
13 F.I.M.E.
3.- El movimiento del cuerpo es inminente y se conoce el valor de se debe encontrar alguna cantidad desconocida (distancia, ángulo, magnitud de fuerza)
Se debe suponer un posible movimiento del cuerpo y, en el diagrama de cuerpo libre, dibuje la fuerza de fricción en una dirección opuesta a la dirección del movimiento supuesto.
Como el movimiento es inminente, , sustituyendo a por su valor conocido, se puede expresar a F en términos de N en el diagrama de cuerpo libre, eliminándose de esa forma una incógnita.
Se deben escribir y resolver las ecuaciones de equilibrio para que la incógnita que se está buscando.
14 F.I.M.E.
E J E M P L O S P R A C T I C O S:
15 F.I.M.E.
SOLUCION:
16 F.I.M.E.
17 F.I.M.E.
18 F.I.M.E.
19 F.I.M.E.
20 F.I.M.E.
21 F.I.M.E.
I N T E G R A N T E S :
NOMBRES: MATRICULAS:
CYNTHIA CAROLINA SALDIVAR TAMEZ.
1464581
KAREN MARIA CECILIA VEGA SIXTOS.
1489497
KARLA CECILIA VELA GARZA.
1489706
F.I.M.E. 22