home
sabelotodo
logo
entrar
comentario
colaborar

Rozamiento

Contenido del artículo
Definición
Naturaleza de los cuerpos
Acabado superficial
Presencia de otro elemento en la unión
Estado del movimiento relativo de los cuerpos


esquema
 Figura 1.

Definición

Estrictamente hablando, el rozamiento, también conocido como fricción, es un concepto físico derivado de la interacción de dos cuerpos íntimamente unidos por una fuerza F perpendicular a la superficie de contacto. Este rozamiento está representado por la fuerza P paralela a la superficie de contacto, que hay que aplicar a uno de los cuerpos para que se mueva deslizándose sobre el otro (figura1).

En la práctica, este estado "ideal" de rozamiento "seco" solo se consigue en ciertas condiciones muy especiales, ya que en la mayoría de los casos, entre los cuerpos existe algún otro elemento interactuante, como suciedad, polvo, algún fluido pelicular etc., que aparta el proceso de esta idealización. No obstante para la mayoría de la aplicaciones basta con que los cuerpos estén naturalmente secos y limpios para ser considerados como cumplimentadores de estas condiciones.

La magnitud de la fuera P resulta una fracción de la fuerza F y su valor es mas grande a medida que aumenta el valor de la carga de unión F, pero además, depende de otros  factores adicionales que intervienen en el proceso, todos estos factores adicionales involucrados, están representados por un número conocido como coeficiente de rozamiento, de manera que matemáticamente la relación puede escribirse como:

P
=
µ
F

Donde µ es el coeficiente de rozamiento o fricción.

Veamos los factores mas importantes que influyen en el valor de µ.

Naturaleza de los cuerpos.

Debido a factores de origen complejo, alguno de los cuales no son bien conocidos, el coeficiente de fricción resultante para la interacción entre dos cuerpos, a igualdad del resto de las condiciones, depende de la naturaleza y de la constitución de los cuerpos. Así por ejemplo; este coeficiente es diferente para el roce entre acero templado y acero templado que para acero templado y acero blando, o entre acero templado e hierro fundido etc.

Existen en la práctica ciertas tablas ya elaboradas donde se definen estos valores promedio para ciertas uniones utilizadas en la maquinaria en general.

Acabado superficial

La rugosidad de las superficies en contacto tiene una marcada influencia sobre el coeficiente de rozamiento.

Observe la figura 2, en ella se ha representado una notable ampliación de una superficie elaborada mediante algún proceso de mecanizado con una herramienta de corte, observe los surcos dejados por la herramienta en la superficie. Estos surcos pueden ser de pequeño tamaño y no ser observados a simple vista para los mecanizados de terminación fina, pero pueden ser incluso visibles en los procesos de producción bastos.

Resulta evidente que a medida que el acabado superficial sea peor, (surcos mas grandes), el encajamiento de los picos de una superficie con los valles de la otra producen un notable aumento de la fuerza necesaria para producir el movimiento relativo de ambas y con ello el incremento del coeficiente de fricción resultante de la unión.

Quién no ha experimentado esta diferencia al tratar de deslizar un objeto por un piso liso y brillante y luego por otro áspero.

Para la explicación se ha supuesto que los materiales en contacto son completamente rígidos y las asperezas superficiales se mantienen intactas durante el movimiento relativo, en la realidad esta interacción es mas compleja; veamos:
esquema

Figura 2


En la figura 3 puede observarse de manera esquemática y ampliada la interacción de dos superficies reales.

Note que físicamente el contacto de ambas se produce solo en algunos puntos, esta situación hace que la fuerza P esté aplicada solo a una pequeña área. Con la reducción del área, la presión resultante en los puntos de contacto puede ser muy elevada y producir efectos secundarios con gran influencia en el coeficiente de fricción como pueden ser: micro-soldaduras resultantes de la elevada temperatura generada durante el movimiento, interacción molecular, generación de partículas por desgarradura y otros.

Presencia de otro elemento en la unión

En la mayor parte de los casos reales entre las superficies en contacto siempre existe algún elemento adicional interpuesto entre los cuerpos involucrados. Este elemento puede ser muy influyente en el coeficiente de fricción.

El valor del coeficiente de rozamiento podrá aumentar o disminuir, y dependerá en cada caso, de la naturaleza y forma del elemento interpuesto.

Para la disminución del coeficiente de fricción, lo mas común es encontrar en la unión el uso de un fluido líquido, este fluido recibe el nombre de lubricante y el rozamiento se conoce como rozamiento húmedo o lubricado, en otros casos, se introducen cuerpos sólidos esféricos y duros que facilitan en gran grado el movimiento mutuo lo que se conoce como rozamiento por rodadura.

En algunos casos lo que se necesita es aumentar el coeficiente de fricción para reducir o impedir el deslizamiento mutuo, en estos casos se acude a partículas agudas y duras que se se oponen al movimiento al incrustarse en las superficies debido a la carga P.

esquema

Figura 3


Estado del movimiento relativo de los cuerpos.

Hay una notable diferencia entre el coeficiente de rozamiento resultante en una unión antes y después de iniciado el movimiento relativo. Antes de iniciado el movimiento, al coeficiente de rozamiento se le llama coeficiente de fricción estático y una vez iniciado el movimiento dinámico.

En la inmensa mayoría de los casos el coeficiente de rozamiento estático es mayor que el dinámico.

Tema relacionado: Resistencia al movimiento

Otros temas de física general aquí.
Para ir al índice general del portal aquí.