Resistencia a la rodadura y fricción estática

No estoy seguro de entender completamente lo que está preguntando, pero la resistencia a la rodadura y la fricción estática son muy diferentes.

La resistencia a la rodadura tiende a ser un término general para la energía disipada en las muchas partes móviles a medida que se mueve un vehículo. La mayor parte de esto es probablemente un arrastre viscoso debido al aceite en los cojinetes, la caja de cambios, etc.

La fricción estática es la fuerza requerida para hacer que dos superficies se deslicen una sobre la otra, pero mientras las superficies permanezcan estáticas y no resbalen, no se disipa energía.

Tome su ejemplo de remolcar un automóvil. Suponga que lo remolca a una velocidad constante durante 1 metro y tiene que tirar con una fuerza de 100 N para hacer esto, entonces el trabajo que ha hecho es solo fuerza por distancia o 100 J. Dado que el automóvil se movía a una velocidad constante, no se utilizó energía para acelerarlo, por lo que los 100J calentaron el aceite en los cojinetes y la caja de cambios, etc. Es esta disipación de energía la responsable de la "resistencia a la rodadura" de 100N.

La fricción estática en este ejemplo es entre los neumáticos y la carretera. Sin embargo, siempre que las llantas no patinen, no se disipa energía, por lo que la fricción estática no afecta la fuerza que sientes cuando tratas de remolcar el automóvil. Si reduce la fricción entre las llantas y la carretera, por ejemplo, remolcando el automóvil sobre hielo húmedo, en algún momento las llantas comenzarán a patinar en lugar de agarrarse a la carretera. Cuando esto sucede, las ruedas no giran y, de hecho, el automóvil se comporta como un solo objeto sólido. Ahora, la energía se disipa en la zona de contacto entre los neumáticos y la carretera, y la fuerza que necesita para remolcar el automóvil a una velocidad constante depende de la cantidad de energía que se disipa. Cuanto más resbaladiza sea la superficie, menos energía se disipa, por lo que se necesita menos fuerza para remolcar el automóvil.

Básicamente, hay tres tipos de fricción (que van de menor a mayor): rodante, cinética y estática. La forma en que dos superficies interactúan entre sí determina qué tipo de fricción está presente en un momento dado.

• Si tiene una pelota rodando por el piso (sin deslizarse), el piso está aplicando fricción de rodadura a la pelota. El punto de contacto entre ambas superficies cambia constantemente debido al rodamiento de la pelota. Que en cualquier punto de contacto las fuerzas se presionan entre sí creando un vínculo entre las dos superficies. A medida que cambia el punto de contacto, el punto de contacto anterior se separa (como una nota adhesiva). Romper el vínculo requiere energía, este consumo de energía es lo que conocemos como Rolling Force.

• Si tiene un bloque deslizándose por el piso, el piso está aplicando Kinetic Friction al bloque. En este caso, el punto de contacto solo cambia para la superficie del piso. El punto de contacto sigue cambiando en este caso, por lo que las dos superficies realmente no tienen tiempo para formar una unión sólida real. Sin embargo, al igual que con la pelota, estás constantemente rompiendo los enlaces entre las dos superficies a medida que el bloque se desliza por el suelo. Romper los enlaces requiere energía, y este consumo de energía es lo que conocemos como fricción cinética. Lo que hace que este enlace sea más fuerte que el caso de Rolling Friction es que las dos superficies se frotan entre sí. Bajo un microscopio lo suficientemente fuerte, parecería que estás tratando de empujar dos cadenas montañosas una a través de la otra. Esto no es realmente algo que sucede en él ' es propio, por lo que debe forzarlos a atravesarse entre sí, lo que requiere energía. En el caso de Rolling Friction, no estabas obligando a las dos cadenas montañosas a atravesarse.

• Ahora, si el bloque estuviera simplemente sentado en el piso (sin deslizamiento) y algo chocara contra el bloque, la fuerza que el piso aplica al bloque para evitar que se deslice sería Fricción estática. En este caso, el hecho de que el punto de contacto entre ambas superficies no cambiara le dio tiempo a la unión entre las dos superficies para fortalecerse (hasta un punto máximo). Este enlace más fuerte requeriría más energía para romperse que los que se forman constantemente durante el caso de Kinetic Friction.

Creo que lo que significa que la fricción rodante está relacionada con la fricción estática es que la fricción estática es lo que evita que el objeto rodante se deslice en la dirección del giro. Para ser honesto, creo que sería más como la fricción cinética que impide que un objeto rodante se deslice porque el hecho de que el punto de contacto cambie constantemente debería evitar que las dos superficies formen enlaces que son tan fuertes como los formados durante un invariable punto de contacto entre dos superficies.

Puede intentar probar esto haciendo rodar un automóvil de bloque pesado sobre el punto central de un trozo de papel de estraza. El automóvil debe tener un radio de giro constante incorporado y debe medirlo. A medida que el automóvil rueda, puede jalarlo desde el punto central de la curva y averiguar cuánta fuerza se necesita para que se deslice a una velocidad constante. Luego, puede volver a intentarlo, pero con un indicador de fuerza máxima que le diga si la fuerza necesaria para hacer que un objeto rodante comience a deslizarse es mayor que la fuerza necesaria para mantenerlo deslizándose.