Contenido

• Al paso
• Método 1 de 2: crear una superficie más rugosa
• Método 2 de 2: aumentar la resistencia en un líquido o gas
• Advertencias

¿Alguna vez te has preguntado por qué tus manos se calientan cuando las frotas juntas rápidamente o por qué puedes encender un fuego frotando dos palos? ¡La respuesta es fricción! Cuando dos superficies se frotan entre sí, contrarrestarán el movimiento de la otra a un nivel microscópico. Esta resistencia generará energía en forma de calor, que podrás usar para calentar tus manos, hacer fuego, etc. Cuanto mayor sea la fricción, más energía se liberará, así que debes saber cómo aumentar la fricción entre dos en movimiento. ¡Las piezas de un sistema mecánico básicamente le dan la oportunidad de generar mucho calor!

Al paso

Método 1 de 2: crear una superficie más rugosa

1. Cree puntos de contacto más "ásperos" o pegajosos. Cuando dos materiales se deslizan o rozan entre sí, pueden suceder tres cosas: pequeñas esquinas, grietas e irregularidades en la superficie pueden quedar atrapadas; una o ambas superficies pueden deformarse en respuesta al movimiento; y, eventualmente, los átomos en cualquier superficie pueden comenzar a interactuar entre sí. A efectos prácticos, los tres hacen lo mismo: crean fricción. Escoger superficies abrasivas (como papel de lija), deformadas (como goma) o pegajosas (como pegamento, etc.) es una forma fácil de aumentar la fricción.
   • Los libros de texto técnicos y recursos similares pueden ser de gran ayuda para seleccionar los materiales que se utilizarán para aumentar la fricción. La mayoría de los materiales de construcción estándar tienen un "coeficiente de fricción" conocido, es decir, una medida de cuánta fricción se genera junto con otras superficies. Los coeficientes de fricción para solo unos pocos materiales conocidos se enumeran a continuación (un valor más alto indica una fricción más alta):
   • Aluminio sobre aluminio: 0,34
   • Madera sobre madera: 0,129
   • Hormigón seco sobre caucho: 0,6-0,85
   • Hormigón húmedo sobre caucho: 0,45-0,75
   • Hielo sobre hielo: 0.01
2. Empuje las dos superficies juntas con más fuerza. Una definición básica en física establece que la fricción que sufre un objeto es proporcional a la fuerza normal (para nuestro propósito, esta fuerza es igual a la que el objeto empuja contra el otro). Esto significa que la fricción entre dos superficies se puede aumentar si las superficies se empujan juntas con más fuerza.
   • Si alguna vez ha usado discos de freno (por ejemplo, los de un automóvil o bicicleta), entonces ha visto este principio en acción. En este caso, al presionar los frenos, un conjunto de bloques generadores de fricción se empuja contra los discos de metal que están unidos a las ruedas. Cuanto más fuerte presione los frenos, más fuerte se presionarán los bloques contra los discos y habrá más fricción. Esto le permite detener el vehículo rápidamente, pero también libera mucho calor, razón por la cual los sistemas de frenado suelen estar muy calientes después de una frenada brusca.
3. Detenga cualquier movimiento relativo. Esto significa que si una superficie se mueve en relación con otra, la detiene. Hasta ahora nos hemos centrado en dinámica (o "deslizamiento") fricción - la fricción que ocurre cuando dos objetos o superficies se frotan entre sí. De hecho, esta forma de fricción es diferente de estático Fricción: la fricción que se produce cuando un objeto comienza a moverse contra otro objeto. En esencia, la fricción entre dos objetos es mayor cuando comienzan a moverse uno contra el otro. Una vez que están en movimiento, la fricción disminuye. Ésta es una de las razones por las que es difícil mover un objeto pesado que mantenerlo.
   • Para observar la diferencia entre la fricción estática y dinámica, pruebe el siguiente experimento simple: Coloque una silla u otro mueble en un piso liso de su casa (no sobre una alfombra o alfombra). Asegúrese de que el mueble no tenga "tachuelas" protectoras en la base ni ningún otro tipo de material que facilite su deslizamiento por el piso. Prueba los muebles sólo Empuje lo suficientemente fuerte para que comience a moverse. Debe notar que una vez que los muebles comienzan a moverse, inmediatamente se vuelve mucho más fácil de empujar. Esto se debe a que la fricción dinámica entre los muebles y el suelo es menor que la fricción estática.
4. Retire los líquidos de entre las superficies. Los líquidos como aceite, grasa, vaselina, etc., pueden reducir significativamente la fricción entre objetos y superficies. Esto se debe a que la fricción entre dos sólidos suele ser mucho mayor que entre los sólidos y un líquido intermedio. Para aumentar la fricción, puede eliminar todos los líquidos posibles de la ecuación, y solo las partes "secas" causan fricción.
   • Pruebe el siguiente experimento simple para tener una idea de hasta qué punto los líquidos pueden reducir la fricción: Frótese las manos si están frías y desea calentarlas. Debería poder notar de inmediato que se están calentando por el roce. Luego, aplíquese una buena cantidad de loción en las palmas e intente hacer lo mismo nuevamente. No solo debería ser más fácil frotarse las manos rápidamente, sino que también notará que se calientan menos.
5. Retire las ruedas o los soportes para crear una fricción deslizante. Las ruedas, los soportes y otros objetos "rodantes" experimentan un tipo especial de fricción llamada fricción rodante. Esta fricción es casi siempre menor que la generada al deslizar el mismo objeto sobre el suelo. - Es por eso que estos objetos tienden a rodar y no deslizarse por el suelo. Para aumentar la fricción en un sistema mecánico, puede quitar las ruedas, los soportes, etc. para que las piezas se deslicen entre sí, no rueden.
   • Considere, por ejemplo, la diferencia entre tirar de un peso pesado sobre el suelo en un carro versus un peso equivalente en un carro. Un carro tiene ruedas, por lo que es más fácil de tirar que un carro, que se arrastra por el suelo y genera mucha fricción por deslizamiento.
6. Incrementa la viscosidad. Los objetos sólidos no son las únicas cosas que pueden crear fricción. Las sustancias líquidas (líquidos y gases como agua y aire, respectivamente) también pueden crear fricción. La cantidad de fricción que genera un líquido cuando pasa junto a un sólido depende de varios factores. Uno de los más fáciles de controlar es la viscosidad, que es lo que comúnmente se conoce como "espesor". En general, los líquidos con una viscosidad alta (los que son "espesos", "pegajosos", etc.) causarán más fricción que los líquidos que son menos viscosos (los que son "suaves" y "líquidos").
   • Por ejemplo, considere la diferencia en el esfuerzo que tendrá que hacer cuando sople agua a través de una pajita en lugar de soplar miel a través de una pajita. El agua no es muy viscosa y se moverá fácilmente a través de la pajita. La miel es mucho más difícil de soplar con una pajita. Esto se debe a que la alta viscosidad de la miel genera mucha resistencia y por lo tanto fricción cuando se sopla a través de un tubo estrecho como una pajita.

Método 2 de 2: aumentar la resistencia en un líquido o gas

1. Incrementa la viscosidad del líquido. El medio a través del cual viaja un objeto ejerce una fuerza sobre el objeto que, en su conjunto, intenta cancelar la fuerza de fricción sobre el objeto. Cuanto más denso es un líquido (y por lo tanto más viscoso), más lento se mueve un objeto a través de ese líquido bajo la influencia de una fuerza determinada. Por ejemplo: una canica caerá por el aire mucho más rápido que por el agua y por el agua más rápido que por el jarabe.
   • La viscosidad de la mayoría de los líquidos se puede aumentar bajando la temperatura. Por ejemplo: una canica cae más lentamente a través del almíbar frío que a través del almíbar a temperatura ambiente.
2. Aumente el área expuesta al aire. Como se indicó anteriormente, las sustancias líquidas como el agua y el aire pueden generar fricción cuando fluyen a través de los sólidos. La fuerza de fricción experimentada por un objeto mientras se mueve a través de una sustancia líquida se llama resistencia (dependiendo del medio, esto también se llama "resistencia al aire", "resistencia al agua", etc.). Una de las propiedades de la resistencia es que un objeto con una sección transversal más grande, es decir, un objeto con un perfil más grande a medida que se mueve a través del fluido, experimenta más resistencia. Esto le da al líquido más superficie para empujar, lo que aumenta la fricción en el objeto a medida que se mueve a través de él.
   • Suponga que un guijarro y una hoja de papel pesan cada uno un gramo. Si dejamos caer ambos al mismo tiempo, el guijarro caerá hacia abajo mientras la hoja de papel se arremolinará lentamente. Aquí es donde puede ver la resistencia del aire en acción: el aire empuja contra la superficie grande y ancha del papel creando resistencia y el papel cae mucho más lentamente que el guijarro, que tiene una sección transversal relativamente estrecha.
3. Elija una forma con mayor resistencia. Aunque la sección transversal de un objeto es buena general es una indicación del tamaño de la resistencia, en realidad los cálculos de la resistencia son mucho más complicados. Las diferentes formas se comportan de diferentes maneras en los líquidos por los que pasan; esto significa que algunas formas (por ejemplo, placas planas) son más resistentes que otras (por ejemplo, esferas) hechas del mismo material. Debido a que la medida de la magnitud relativa de la resistencia del aire también se denomina "coeficiente de arrastre", se dice que las formas con una gran resistencia del aire tienen un coeficiente de arrastre más alto.
   • Considere, por ejemplo, las alas de un avión. La forma de un ala típica de un avión se llama superficie sustentadora. Esta forma suave, estrecha y redondeada se mueve fácilmente a través del aire. El coeficiente de arrastre es muy bajo: 0,45. Por otro lado, puedes imaginar que un ala tiene ángulos agudos, tiene forma de bloque o parece un prisma. Estas alas generan mucha más fricción porque generan mucha resistencia en vuelo. Por tanto, los prismas tienen un coeficiente de arrastre mayor que los perfiles de las alas, aproximadamente 1,14.
4. Haz que el objeto sea menos aerodinámico. Otro fenómeno relacionado con los diferentes coeficientes de arrastre de las distintas formas es que los objetos con un "carenado" más grande y cuadrado generalmente generan más arrastre que otros objetos. Estos objetos constan de líneas rectas y rugosas y, por lo general, no se estrechan hacia atrás. Por otro lado, los objetos aerodinámicos suelen ser más redondeados y afilados hacia la parte posterior, como el cuerpo de un pez.
   • Por ejemplo, la forma en que el automóvil familiar promedio está diseñado hoy en día en comparación con el mismo tipo hace décadas. En el pasado, los autos eran mucho más bloqueados y tenían líneas mucho más rectas y rectangulares. Hoy en día, la mayoría de los autos familiares son mucho más aerodinámicos y, en gran medida, suavemente redondeados. Esto se hace a propósito: una forma aerodinámica significa que un automóvil experimenta menos resistencia, lo que reduce el esfuerzo del motor para mover el automóvil (y reduce el consumo de combustible).
5. Utilice material que permita que pase menos aire. Algunos materiales permiten el paso de líquidos y gases. En otras palabras, hay agujeros para que pase el líquido. Esto asegura que la superficie del objeto contra el que empuja el líquido se vuelve más pequeña, por lo que hay menos resistencia.Esta propiedad sigue siendo válida incluso si los orificios son microscópicos; siempre que los orificios sean lo suficientemente grandes como para permitir el paso de líquido / aire, la resistencia se reducirá. Es por eso que los paracaídas, diseñados para generar mucha resistencia del aire y así reducir la velocidad de caída de alguien o algo, están hechos de seda o nailon fuerte y ligero y no de filtros de algodón o café.
   • Para dar un ejemplo de esta propiedad en acción, piense en lo que le sucede a un bate de ping pong cuando le perfora algunos agujeros. Entonces se vuelve mucho más fácil mover la paleta rápidamente. Los orificios permiten que el aire pase mientras se balancea la paleta, lo que reduce en gran medida la resistencia y permite que la paleta se mueva más rápido.
6. Aumente la velocidad del objeto. Finalmente, independientemente de la forma de un objeto o de la permeabilidad del material del que esté hecho, la resistencia que encuentra siempre aumentará a medida que se mueva más rápido. Cuanto más rápido se mueva un objeto, más líquido tendrá que moverse, lo que a su vez aumenta la resistencia. Los objetos que se mueven a velocidades muy altas pueden experimentar una fricción muy alta debido a la alta resistencia, por lo que estos objetos generalmente serán aerodinámicos allí o de lo contrario se desmoronarán debido a la fuerza de la resistencia.
   • Considere el Lockheed SR-71 "Blackbird", un avión espía experimental construido durante la Guerra Fría. El Blackbird, que podía volar a velocidades superiores a Mach 3.2, encontró una resistencia extrema de esas altas velocidades, a pesar de su diseño aerodinámico, lo suficientemente extremo como para hacer que el fuselaje metálico de la aeronave se expandiera debido al calor generado por la fricción del aire durante el vuelo. .

Advertencias

• ¡Una fricción extremadamente alta puede liberar mucha energía en forma de calor! Por ejemplo, ¡realmente no desea tocar las pastillas de freno de su automóvil justo después de pisar los frenos con fuerza!
• Las grandes fuerzas liberadas cuando se arrastran a través de un fluido pueden causar daños estructurales a ese objeto. Por ejemplo, si clavas el lado plano de una pieza delgada de madera contrachapada en el agua mientras navegas en una lancha rápida, es probable que se rompa en pedazos.