Suposiciones en Fricción

En el modelo estándar de la fricción entre las superficies, hay ciertas suposiciones inherentes:

Fricción y Área de Contacto

Parte del modelo estándar de fricción de superficie, es la suposición de que la fuerza de resistencia de fricción entre dos superficies, es independiente del área de contacto.

Si bien existen excepciones, el supuesto tiene validez suficiente para ser útil en muchas circunstancias. Por ejemplo, implica que no se dan en general una mejor tracción en los neumáticos anchos que en los neumáticos estrechos, y que no se modifica la distancia normal de frenado de un coche. Se puede obtener una mejor tracción con neumáticos anchos o neumáticos con baja presión, si la presión cambia el coeficiente de fricción, como por ejemplo, sobre una superficie con nieve.

Fricción y Velocidad

Parte del modelo estándar de fricción de superficie, es la suposición de que la fuerza de resistencia de fricción entre dos superficies, es independiente de la velocidad del movimiento relativo. Si bien esto es casi cierto para un ancho rango de bajas velocidades, cuando aumenta la velocidad y se cuenta con la fricción del aire, se ha encontrado que la fricción no solo depende de la velocidad, sino de su cuadrado y a veces de mayores potencias de la velocidad. Si están involucrados lubricantes líquidos, entonces aparece la resistencia viscosa que es dependiente de la velocidad.

Al igual que en los otros supuestos estándares, se encuentran facilmente excepciones a la norma, pero la hipótesis es sin embargo útil para modelar una amplia variedad de circunstancias en las que dos materiales sólidos se mueven uno respecto al otro.

Fricción y Fuerza Normal

Parte del modelo estándar de fricción de superficie, es la suposición de que la fuerza de resistencia de fricción entre dos superficies, es proporcional a la fuerza normal que las presiona juntas. Una excepción común ocurre en la nieve, donde se obtiene mayor tracción con neumáticos mas anchos y a menor presión. Se ejerce la misma fuerza normal, pero la tracción (fricción) es mayor con neumáticos mas anchos puesto que no se hunde tanto en la nieve. El hundimiento en la nieve tiende a depender de la presión ejercida sobre la nieve, y soportar el mismo peso sobre un área mas pequeña, implica que se ejerce mas presión. Este ejemplo tambien es, una excepción a la suposición de la independencia del área de contacto. Con un área de contacto dado, el incremento de la fuerza normal empaquetará la nieve, disminuyendo la efectividad del coeficiente de fricción.

Mientras que las excepciones de este tipo son fáciles de encontrar, el supuesto de que la fricción es proporcional a la fuerza normal, es todavía razonablemente válido en muchos casos, y constituye un modelo útil en muchas circunstancias.

Una pregunta válida es ¿por qué la resistencia de fricción se incrementa proporcionalmente con la fuerza normal?. Jones and Childers mantienen un serio debate sobre esto. Señalan que el área de cobertura para un bloque que resbala es en realidad mucho mayor que el área de contacto. Debido a irregularidades microscópicas en la superficie, el bloque está realmente montando sobre una pequeña fracción del área de cobertua. Debido a que esos puntos de contactos, son deformables, un incremento de la fuerza normal, realmente incrementará el área de contacto real, e incrementará la resistencia al movimiento.