Fricción de rodadura o Resistencia a la rodadura

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por Ron Kurtus (revisado el 15 de enero de 2016)

La fricción de rodadura es la fuerza resistiva que ralentiza el movimiento de una bola o rueda rodante. También se llama resistencia a la rodadura.

Cuando se aplica una fuerza o par a una rueda estacionaria, hay una pequeña fuerza estática de fricción de rodadura que retiene el movimiento de rodadura. Sin embargo, la resistencia de la fricción de deslizamiento estática es lo que realmente hace que la rueda comience a rodar.

Una vez que está rodando, la resistencia al movimiento es típicamente una combinación de varias fuerzas de fricción en el punto de contacto entre la rueda y el suelo u otra superficie.

Una versión simple de la ecuación de fricción de rodadura es similar a la Ecuación de Fricción Estándar.

Las preguntas que puede tener incluyen:

• ¿Cuál es la resistencia al arranque de rodadura?
• ¿Qué factores influyen en la resistencia cinética a la rodadura?
• ¿Cuál es la ecuación de fricción de rodadura?

Esta lección responderá a esas preguntas. Herramienta útil: Conversión de unidades

Resistencia al arranque de rodadura

Cuando se aplica una fuerza o par a una rueda estacionaria, hay una pequeña fricción de rodadura estática que resiste el movimiento rodante. Sin embargo, es demasiado pequeño para hacer una gran diferencia. En cambio, la fricción de deslizamiento estática evita que la rueda simplemente se deslice a lo largo de la superficie, lo que hace que la rueda ruede hacia adelante.

Arranque de deslizamiento estático rueda rodante

(Consulte Iniciar movimiento Rodante para obtener información.)

Resistencia cinética a la rodadura

Una vez que una rueda está rodando, varios factores inhiben su movimiento.

Deformaciones elásticas

Ya que incluso los materiales duros pueden deformarse ligeramente cuando se aplica presión. Esas deformaciones en las superficies en contacto son factores importantes para inhibir el movimiento de rodadura.

Ligera deformación del suelo y de la rueda rodante

Irregularidades de superficie

La superficie de la rueda y sobre lo que está rodando no son perfectamente lisas. Tienen irregularidades.

Close-up que muestra la rugosidad de la superficie

Esta rugosidad de la superficie es una razón por la resistencia al movimiento de balanceo. Provoca un «jiggle» cuando la rueda está rodando.

Fricción molecular

La fricción molecular es causada por la atracción molecular o la adhesión de los materiales. Es como un factor de «adherencia». Cuando los materiales se juntan, las fuerzas moleculares intentan evitar que se separen. Esto se puede ver en metales altamente pulidos y ciertos materiales como el caucho.

Como ejemplo extremo, puede colocar cinta adhesiva de doble cara en el borde de una rueda y ver la resistencia a la rodadura de la cinta adhesiva.

Ecuación de fricción de rodadura

La ecuación general para la fricción de rodadura es:

Fr = µrN

donde:

• Fr es la fuerza resistiva de la fricción de rodadura
• µr es el coeficiente de fricción de rodadura para las dos superficies (letra griega «mu» sub r)
• N es la fuerza normal que empuja la rueda a la superficie

Esta ecuación es una versión simple de la resistencia al movimiento de rodadura. Las versiones más complejas incluyen los efectos del diámetro y la velocidad de las ruedas.

Fuerza normal

Si el objeto está rodando sobre una superficie nivelada, la fuerza normal N es el peso de la rueda y de cualquier vehículo que empuje el eje de la rueda.

Coeficiente de fricción de rodadura

Los ejemplos del coeficiente de fricción de rodadura incluyen:

• Rueda de tren en pista de acero: 0.001
• Neumático de coche ordinario en pavimento seco: 0.015
• Neumático de camión en pavimento seco: 0.006-0.01

Resumen

La fricción de rodadura (o resistencia a la rodadura) es la fuerza resistiva que ralentiza el movimiento de una bola o rueda rodante.

Cuando se aplica una fuerza o par a una rueda estacionaria, la fricción de rodadura estática retiene el movimiento. Una vez que la rueda está rodando, la resistencia al movimiento suele ser una combinación de varias fuerzas de fricción en el punto de contacto entre la rueda y el suelo u otra superficie.

Una versión simple de la ecuación de fricción de rodadura es similar a la Ecuación de Fricción Estándar.

Ruede con los punzones

Recursos y referencias

Credenciales de Ron Kurtus

Sitios web

Recursos de fricción – Lista extensa

Fricción de rodadura y resistencia a la rodadura – incluye coeficientes – Caja de herramientas de ingeniería

Fricción de rodadura – explicación simple – Davidson College

Resistencia a la rodadura – Wikipedia

Libros

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Preguntas y comentarios

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