Adherencia vs Fricción Estática

No digo que esta analogía sea realmente precisa, pero si imagina que las dos superficies tienen crestas microscópicas que se entrelazan como dientes de engranaje, está claro que es posible tener una alta resistencia al deslizamiento y poca resistencia a separarse.

Muy bien, creo que entiendo por qué estaba confundido. Estos son solo mis pensamientos y no son un análisis muy científico en absoluto, pero creo que el problema es que ni una sola explicación para la fricción es suficiente.

Las dos preguntas principales que quiero responder:

1. ¿Por qué la fricción estática es mayor que la fricción cinética?
2. Por qué la fricción solo a veces significa adherencia

No hay una sola causa de fricción. La fricción es cualquier fuerza que se opone a la fuerza aplicada cuando dos superficies están en contacto.

Dicho esto, hay dos modelos principales que muestran por qué sucede esto. Creo que algunos de nosotros aprendimos uno, y algunos de nosotros aprendimos el otro (por nosotros me refiero a los estudiantes que todavía están comenzando con la física) , así que solo voy a juntar los dos y espero que ayude a pintar una imagen más clara.

El primero depende de la "rugosidad" de la superficie:

Esto se debe a que, como describió @Ben51, si las dos superficies no son suaves, partes de una se "entrelazan" con partes de la otra. Esas partes entrelazadas deben luego romperse de las superficies cuando aplicamos una fuerza si queremos que los objetos se deslicen entre sí y, por lo tanto, la fuerza aplicada debe ser lo suficientemente grande como para romperlos.

Esto explica por qué cuando deslizamos superficies REALMENTE ásperas entre sí, vemos pequeños pedazos que salen volando de las superficies. Esas son esas partes entrelazadas que se están rompiendo.

Sin embargo, esto no responde a mis preguntas. Por un lado, ¿ por qué la fricción estática es mayor que la fricción cinética? En segundo lugar, si observa una tabla de rugosidad VS fricción, ¿ por qué una vez que las superficies comienzan a volverse realmente suaves, la fricción comienza a aumentar?

Si la fricción solo fuera causada por las dos superficies ásperas que se entrelazan, esas "crestas microscópicas" tendrían que romperse independientemente de si las dos superficies ásperas se deslizan una sobre la otra o no.

Decir que no necesitamos tanta fuerza para acelerar un objeto una vez que ha comenzado a deslizarse porque la velocidad relativa de las superficies en sí ayuda a romper las partes entrelazadas no es realmente una explicación válida.

Romper esas partes requiere exactamente la misma cantidad de fuerza, independientemente de si las superficies se mueven o no. Cada ruptura le quitará la misma cantidad de impulso a las superficies en movimiento que al impulso dado a la estacionaria. Y mientras la fuerza normal no cambie, realmente no hay ninguna razón para que haya más o menos crestas entrelazadas una vez que los objetos comienzan a moverse entre sí.

Para explicar realmente por qué la fricción estática es mayor, necesitamos usar una causa diferente para la fricción: pequeños enlaces intermoleculares que se forman entre las dos superficies.

Creo que la fricción estática es mayor que la fricción cinética precisamente por esto: cuando las dos superficies comienzan relativamente inmóviles entre sí, no solo deben romperse las crestas, ¡sino que también debemos superar los enlaces débiles entre las dos superficies! Estos no se forman cuando los objetos están en movimiento relativo porque cuando una superficie se desliza sobre la otra, ¡no hay tiempo para formarlos!

¡Esta es también la razón por la que las superficies hipersuaves experimentan tanta fricción! Dado que casi no hay partes rugosas que provoquen una separación entre los átomos de una superficie y los átomos de la otra, las superficies se pegan mucho más (busque soldadura en frío) .

Creo que la fricción causada de ESTA manera también causará adherencia y, de hecho, es responsable de la adherencia entre dos superficies, simplemente no en una escala notable porque la mayoría de las superficies no son lo suficientemente suaves. Y para responder a mi pregunta original, la fuerza de la fricción estática es mayor que la de la adhesión en las superficies cotidianas porque la fricción estática tiene en cuenta las uniones Y las crestas, mientras que la adhesión solo tiene en cuenta las uniones.

(He leído otras explicaciones, una dijo que se formó un vacío entre las superficies lisas que las presionó y las acercó, otra que una capa de agua mantuvo unidas las superficies lisas, pero esta es la única explicación que no depende de que los agentes externos sean la causa)

Para que la rueda ruede sin resbalar (a una velocidad constante) , cuando el pequeño átomo en la circunferencia de la rueda toca el suelo, nunca siente mucha fricción porque no necesita romper ninguna cresta en el suelo. Esto se debe a que su movimiento relativo al suelo se ve así:

Toca el suelo casi verticalmente, por lo que no NECESITA romper ninguna cresta. La única conexión que sentirá con el suelo es una cantidad insignificante de adhesión, causada por una pequeña atracción a algunos átomos en el suelo.

Sin embargo, cuando tratamos de acelerar la rueda, las crestas SÍ entran en juego, y son las crestas y no los enlaces intermoleculares lo que causa un par neto en la rueda.

Supongo que la única manera de probar esta teoría(que las fuerzas intermoleculares causan adherencia y una mayor fricción estática que la fricción cinética, pero no son tan frecuentes una vez que los objetos comienzan a deslizarse entre sí)es ver si las fuerzas de adhesión se reducen cuando dos superficies están en movimiento relativo entre sí. O para obtener un microscopio y ver si aparece una pequeña separación entre dos superficies una vez que comienzan a moverse entre sí, ya que los enlaces entre superficies no las mantienen unidas con tanta fuerza .

Sin embargo, dado que la mayoría de las superficies cotidianas son demasiado ásperas para que esto sea frecuente, ¡generalmente no lo notamos!

Nuevamente, estos son solo mis pensamientos y no una explicación científica en absoluto, pero con suerte, al unir los dos conceptos, esto ayudará a alguien curioso en Internet. Definitivamente me ayudó.

¡Gracias!