En las clases de física simplista (K-8), parece que generalmente se enseña que la fricción entre dos superficies en movimiento se debe a la irregularidad de cada superficie y la rugosidad microscópica. Sin embargo, recientemente he leído que esta es de hecho la causa de lo que se llama tracción, pero que la fricción cinética es posible incluso con materiales completamente lisos.
Dadas dos superficies no polares atómicamente lisas en el vacío que se deslizan entre sí con una fuerza normal distinta de cero , ¿cómo puedo determinar, en función del material, cuál es el coeficiente de fricción ¿será? Dada la propensión de los metales a la soldadura en frío, podría ser más fácil considerar solo los no metales.
Por lo que puedo decir de varias fuentes, las fuerzas de dispersión de Londres/fuerzas VDW podrían tener algo que ver con eso, pero no tengo buenas fuentes. ¿Qué pasa con el enlace covalente químico, el enlace iónico, etc.? ¿A menudo se forman iones completos y separados (¿qué define un verdadero enlace iónico de todos modos?), o tal vez solo una atracción electrostática más pequeña? ¿Hay algún conjunto completo de ecuaciones o elementos a considerar para obtener una respuesta razonable sin recurrir a la experimentación?
Editar: por ejemplo, Wikipedia se contradice (creo) en la página de Friction, primero afirmando que
"Si bien a menudo se afirma que el COF es una "propiedad del material", es mejor categorizarlo como una "propiedad del sistema". en variables del sistema como la temperatura, la velocidad, la atmósfera y también lo que ahora se describe popularmente como tiempos de envejecimiento y desenvejecimiento, así como en las propiedades geométricas de la interfaz entre los materiales".
y luego
"Los nuevos modelos están comenzando a mostrar cómo la fricción cinética puede ser mayor que la fricción estática. [26] Ahora se entiende que la fricción cinética, en muchos casos, es causada principalmente por la unión química entre las superficies, en lugar de asperezas entrelazadas".
La fricción se debe a las repulsiones electrostáticas que tienen lugar en un número muy pequeño de puntos de contacto entre dos superficies rugosas. Microscópicamente, la fricción cinética convierte la energía impulsora en calor. Hay muchos modelos atómicos desarrollados mediante el estudio de tendencias para predecir teóricamente el coeficiente de fricción, tales como:
Cálculos Teóricos del Coeficiente de Fricción
En cuanto a la segunda pregunta, Wikipedia no se contradice. Solo está reforzando el hecho que se dijo anteriormente. El coeficiente de fricción no depende de las propiedades del material. Depende de las propiedades del sistema. Por eso, el coeficiente de fricción cinética es menor que el coeficiente de fricción estática.
Fuentes:
Para determinar el coeficiente de fricción, (en una situación ideal, por supuesto) empuje una masa conocida del objeto con una fuerza F dada. También la fuerza de fricción tiene un valor numérico de (aproximadamente) coef. veces la fuerza normal. Entonces puedes calcular el coef. Por aquí.
Se forman 'enlaces' momentáneos entre las superficies. Estos enlaces surgen debido a las fuerzas de Van der Waals y otros efectos moleculares. Dado que las 2 superficies no tendrán el MISMO número de electrones, surgen fuerzas electrostáticas. Entonces, algunas moléculas se desplazan un poco (todavía están unidas al objeto/superficie al que pertenecen). Debido a esto, algunas moléculas cercanas también obtienen una distorsión aún menor (dipolo) o incluso pueden desplazarse un poco. Las moléculas de la otra superficie/cuerpo experimentarán fuerzas debido a todos estos efectos, y colectivamente constituirán 'Fricción' macroscópicamente. No entendí cómo se contradice Wikipedia, así que no hay comentarios allí.
Espero haber ayudado :)
Shishir Maharana