¿Aumenta la fricción cinética a medida que aumenta la velocidad? [duplicar]

Posible duplicado:
¿La fuerza de fricción cinética aumenta con la velocidad relativa de los objetos involucrados? ¿Si no, porque no?

Alerta layman... La última vez que estudié física fue en la escuela secundaria, y solo estoy tratando de entender algo en lo que está trabajando mi hijo.

Para mantener una caja moviéndose por el piso a una velocidad constante, necesito aplicar una fuerza igual y opuesta a la fuerza de fricción cinética que actúa sobre ella.

Si empiezo a aplicar una fuerza mayor que la fuerza de fricción cinética, la caja se acelerará. ¿Seguirá acelerando indefinidamente o aumentará la fuerza de fricción cinética que necesito superar a medida que la caja se vuelve más rápida?

Bueno, la exposición de la fricción que generalmente se hace en la escuela secundaria es el caso más simple y más tratable analíticamente y brinda una respuesta a este problema (sin dependencia), pero puede que no se aplique a todo el régimen sobre el que está preguntando.
La potencia aumenta cuanto más rápido vas, no fuerza. La potencia es trabajo por tiempo. El trabajo es fuerza * distancia. Entonces fuerza * velocidad = potencia.

Respuestas (2)

No por "seco", sí por "húmedo".

Para la "fricción seca", como una caja en el piso, es relativamente constante. ¿Por qué es esto? La mayoría de los objetos son microscópicamente ásperos con "picos" que se mueven uno contra el otro. A medida que se aplica más fuerza de presión, los picos se deforman más y el área de contacto real aumenta proporcionalmente. Las superficies se adhieren formando una unión que requerirá cierta fuerza de corte para romperse. Dado que las moléculas se mueven mucho más rápido ~ 300 m/s que la caja (debido a las vibraciones térmicas), la velocidad no afectará la cantidad de moléculas que se adhieren (con la excepción de la "fricción estática"). Sin embargo, la fricción estática a veces es mayor, en una explicación porque los picos tienen tiempo para asentarse y entrelazarse entre sí. Despreciando la fricción estática, la fuerza es constante .

El caso más simple de fricción húmeda es el de dos objetos separados por una película de agua. En este caso, la fricción estática es cero, ya que la energía térmica es suficiente para romper cualquier estructura de molécula de agua estática que soporte cizalla. Sin embargo, las moléculas de agua todavía se empujan y tiran unas de otras, transfiriendo impulso de arriba hacia abajo. La tasa de transferencia de cantidad de movimiento, es decir, la "fricción", crece en proporción a la cantidad de cantidad de movimiento disponible, que a su vez crece con la velocidad. Por lo tanto, la fuerza es lineal con la velocidad.

Sin embargo, suceden cosas interesantes cuando la masa a granel del agua se vuelve importante. En este caso, los baches, etc. en la superficie empujan el agua creando corrientes que pueden chocar contra los baches en la otra superficie. Si duplica la velocidad, sus protuberancias empujarán el doble de agua el doble de rápido por 4 veces la fuerza; la fuerza es cuadrática a la velocidad. Puede introducir fórmulas para el caso lineal (que depende de la viscosidad) y el caso cuadrático (que depende de la densidad) para ver cuál "gana" (este es aproximadamente el número de Reynolds), si no hay un ganador claro, la respuesta es compleja (ver el diagrama de Moody).

Sin embargo, estas son aproximaciones y la respuesta real podría no seguir estas "reglas".

"Dado que las moléculas se mueven mucho más rápido ~ 300 m/s que la caja, tienen mucho tiempo para adherirse". No pude entender esta parte. ¿Quiso decir más lento aquí?
Quise decir que el movimiento de la caja no importa, ya que es mucho más lento que las partículas.
Además, creo que podría ser cúbico a la velocidad de un eje giratorio cuando la masa aparente es significativa. Si piensa en un árbol de levas que gira, dispensando aceite para lubricar su rodamiento (como un motor de automóvil), entonces la tasa de flujo de aceite probablemente sea proporcional a una fuerza centrífuga, F C = w 2 ∗ r . Luego usando F F r i C t i o norte = d metro d t ∗ w r para la fuerza de una transferencia de impulso de aceite del árbol de levas, terminas con F F r i C t i o norte ≈ w 3 ∗ r 2

Para velocidades "bajas" la fricción cinética puede considerarse constante [1]. Sin embargo, no estoy seguro de qué efectos dominan a velocidades más altas. Si hay aire a su alrededor, entonces hay, por ejemplo, un arrastre que provoca una fuerza proporcional a v 2 [2].

[1] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/frict2.html#kin

[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Drag_(física)#Drag_at_high_velocity

¿Aumenta la fricción cinética a medida que aumenta la velocidad? [duplicar]
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v