ROZAMIENTO

5/9/2018 ROZAMIENTO - slidepdf.com

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ESTATICA

ROZAMIENTO

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA



Las superficies perfectamente lisas o exentas de rozamientos constituyen un

modelo útil para muchas situaciones. Ahora bien, en el contacto entre superficies

reales, siempre están presentes fuerzas de rozamiento que se ejercen

tangencialmente a las superficies oponiéndose a la tendencia de las superficies en

contacto a deslizar una respecto a otra.Estas fuerzas de rozamiento pueden resultar convenientes (andar, conducir un

automóvil, recoger objetos, frenos, correas de transmisión, embragues, etc.) o

nocivas ya que el rozamiento origina pérdidas de energía y desgaste de las

superficies en contacto que deslicen una sobre otra.

En la ingeniería se encuentran corrientemente dos tipos principales de rozamiento:

El rozamiento seco o rozamiento de Coulomb que describe la componente

tangencial de la fuerza de contacto que existe cuando dos superficies secas

deslizan o tienden a deslizar una respecto a la otra.

El rozamiento fluido describe la componente tangencial de la fuerza de

contacto que existe entre capas contiguas de un fluido que se mueven con

velocidad relativa una respecto a otra.

INTRODUCCION



CARACTERÍSTICAS DEL ROZAMIENTO DE COULOMB

Experiencia sencilla: Un bloque sólido de masa m descansa sobre una superficie

horizontal rugosa y se halla sometido a una fuerza horizontal P.

El equilibrio del bloque exige una fuerza que tenga

componente normal N y componente horizontal de

rozamiento F que actúen sobre la superficie de contacto.

Si P es nula F también lo será y al ir aumentando P también

aumenta el rozamiento F.

El equilibrio del bloque exige una fuerza que

tenga componente normal N y componente

horizontal de rozamiento F que actúen sobre

la superficie de contacto.Si P es nula F también lo será y al ir

aumentando P también aumenta el

rozamiento F.



Tras diferentes experiencias, se demuestra que el valor del rozamiento límite es

proporcional a la fuerza normal en la superficie de contacto.

N F s Q!max

La constante de proporcionalidad Qs recibe el nombre de coeficiente de rozamiento

estático y depende de los tipos de material de contacto.

Se cree que el rozamiento seco se debe principalmente a la rugosidad de las dos

superficies y, en menor grado, a la atracción entre las moléculas de las dos

superficies.Aun cuando se consideren superficies lisas, siempre tienen irregularidades, por lo que

el contacto entre el bloque y la superficie solo tiene lugar en unas cuantas áreas

pequeñas de la superficie común.

Entonces la fuerza de rozamiento F es la

resultante de las componentes tangenciales

de las fuerzas que se ejercen en cada uno de

estos diminutos puntos de contacto, al igual

que la fuerza normal N es la resultante de las

componentes normales de dichas fuerzas.



En el caso del bloque analizado , quedarían sólo tres fuerzas ejerciéndose sobre él.

El equilibrio de momentos se establece sin más que hacer concurrentes las tres fuerzas

y sólo será necesario considerar el equilibrio de fuerzas. Así:

N

F y F N R !! Utan

22

En la situación de deslizamiento inminente:

s s

s

s s

Q Q

J

Q Q

!!!

!!!

tan

12222

max

2

Donde el ángulo J s que forma la resultante conla normal a la superficie recibe el nombre de

ángulo de rozamiento estático.

s s arc QJ tan!



Para una fuerza normal N, si la fuerza de rozamiento es menor que la máxima

N F s Q

el ángulo de la resultante será menor que el de rozamiento estático < Js. En ningún

caso puede el ángulo de la resultante ser mayor que Js si el cuerpo está en

equilibrio.

En el caso de rozamiento cinético se obtiene una relación análoga,

Donde el ángulo Jk

recibe el nombre de ángulo de rozamiento cinético.

k k QJ !tan

k k arc QJ tan!



ROZAMIENTO EN PLANO INCLINADO

Cuando un bloque descansa sobre un plano inclinado y sólo actúa sobre aquel la

gravedad, la resultante de las fuerzas normal y de rozamiento debe ser colineal con

el peso del bloque. Pero el ángulo que forma la resultante con la normal a la

superficie nunca puede ser mayor que el ángulo de rozamiento estático Js. Por tanto,

la máxima inclinación para la cual el bloque pueda estar aún en equilibrio es igual

al ángulo de rozamiento estático.



Tipos de problemas de rozamiento

En el DSL se representan la fuerza de rozamiento necesaria para mantener, junto con la

fuerza normal N, el equilibrio y se determinan mediante las EQ de fuerzas.

La fuerza normal no tiene por qué dibujarse pasando por el centro del cuerpo. Su

situación se determina utilizando el equilibrio de momentos.

El rozamiento Fnec que se necesita para que haya equilibrio y la situación de la fuerzanormal se comprueban en función de sus valores máximos. Se dan tres casos:

a) Si el rozamiento Fnec necesario para el equilibrio es menor o igual que el rozamiento

máximo disponible

y la fuerza normal está situada en el cuerpo, éste estará en equilibrio. En este caso, la

fuerza de rozamiento real que opone la superficie es

b) Si el rozamiento Fnec necesario para el equilibrio es menor o igual que el máximodisponible, pero la fuerza normal no se encuentra en el cuerpo, éste no estará en

equilibrio y volcará.

c) Si el rozamiento Fnec necesario para el equilibrio es mayor que el máximo disponible

el cuerpo no estará en equilibrio y deslizará. En este caso, la fuerza de rozamiento

real que opone la superficie será la fuerza de rozamiento cinético

1.- No se supone deslizamiento inminente.



2.- Se sabe que habrá deslizamiento inminente en todas las superficies de contacto

Como se sabe que en todas las superficies de contacto hay deslizamiento inminente,

en los DSL se podrá considerar que todas las fuerzas de rozamiento valen QsN.

Entonces se pueden escribir las EQ y:

a) Si se dan todas las fuerzas aplicadas pero se desconoce Qs, se podrán despejar N y

Qs de las EQ . Este Qs será el menor coeficiente para el cual podrá estar en

equilibrio el cuerpo.

b) Si se da el coeficiente de rozamiento pero se desconoce una de las fuerzas

aplicadas, se podrá despejar esta y N de las EQ .



3.- Se sabe que hay movimiento inminente pero no se conoce el tipo de movimiento o

la superficie de deslizamiento.

Como no se sabe si el cuerpo vuelca o desliza, habrá que dibujar los DSL como en el

caso 1 sin poder considerar que las fuerzas de rozamiento valgan QsN.

Así, las tres EQ contendrán más de tres incógnitas, por lo que habrá que formular

hipótesis acerca del tipo de movimiento que está a punto de producirse hasta

que el número de ecuaciones sea igual a de incógnitas. Una vez resuelto el

sistema habrá que comprobar de acuerdo con las hipótesis realizadas acerca del

deslizamiento o vuelco.

Si Fnec resulta ser mayor que Fdisp = QsN en alguna superficie o si la fuerza normal no

se halla en el cuerpo, habrá que cambiar las hipótesis y volver a resolver el

problema.



ROZAMIENTO EN TORNILLOS



FUERZAS DE FRICCION EN CHUMACERAS LISAS

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