Friction

The resistance to motion of two moving objects that touch is called friction. Friction is caused partially by the natural adhesion of one body to another. However, its chief cause is the roughness of surfaces that are in contact. Even a glossy, polished surface is not smooth when viewed with a powerful magnifying glass or microscope.

Coefficient of Friction

The ratio of the force required to slide a body along a horizontal plane surface to the weight of the body is the coefficient of friction.The coefficient of friction is equivalent to the tangent of the angle of repose.

The angle of repose is the largest angle with the horizontal at which a mass of material (such as an embankment or pile of coal) can remain at rest without sliding. This angle varies with different materials.

Laws of Friction

The first laws of friction were given by Morin in about 1830, but they have been modified by later experiments. As summarized by Kent, the laws of friction are as follows:

• Friction varies approximately as the normal pressure with which the rubbing surfaces are pressed together.
• Friction is approximately independent of the area of the surfaces, but it is slightly greater for smaller surfaces than for larger surfaces.
• Friction decreases with an increase in velocity, except at an extremely low velocity and with soft surfaces.

As applied to lubricated surfaces, the laws of friction for perfect lubrication (surfaces completely separated by a film of lubricant) are as follows:

The coefficient of friction is independent of the materials making up the surfaces.

• The coefficient of friction varies directly with the viscosity of the lubricant, which varies inversely with the temperature of the lubricant.
• The coefficient of friction varies inversely as the unit pressure and varies directly as the velocity.
• The coefficient of friction varies inversely as the mean film thickness of the lubricating medium.
• Mean film thickness varies directly with velocity and inversely as the temperature and unit pressure.

As applied to imperfect lubrication, that is, surfaces partially separated (which may range from nearly complete separation to nearly complete contact) by a film of lubricant, the laws of friction are as follows:

• The coefficient of friction increases with an increase in pressure between the surfaces.
• The coefficient of friction increases with an increase in relative velocity between the surfaces.

Machinery cannot be operated without lubrication (notwithstanding the alleged antifriction metals) because of the tiny irregularities in a smooth metal surface. A lubricant is used to keep the rubbing parts separated by a thin film of oil, thus preventing actual contact so far as possible.

Fricción

La resistencia al movimiento de dos objetos en movimiento que se tocan se llama fricción. La fricción es causada parcialmente por la adherencia natural de un cuerpo al otro. Sin embargo, su principal causa es la rugosidad de las superficies que están en contacto. Incluso una superficie brillante, pulida no es lisa cuando se ve con una lupa o con un microscopio potente.

Coeficiente de Fricción

La relación entre la fuerza requerida para deslizar un cuerpo a lo largo de una superficie plana horizontal al peso del cuerpo es el coeficiente de fricción.

El coeficiente de fricción es equivalente a la tangente del ángulo de reposo.

El ángulo de reposo es el mayor ángulo con la horizontal en el que una masa de material (por ejemplo, un terraplén o pila de carbón) puede permanecer en reposo sin deslizamiento. Este ángulo varía con los diferentes materiales.

Leyes de la fricción

Las primeras leyes de la fricción fueron dadas por Morin alrededor de 1830, pero han sido modificadas por experimentos posteriores. Según resume Kent, las leyes de la fricción son las siguientes:

• La fricción  varía aproximadamente con la presión normal a medida que las superficies de fricción se presionan entre sí.
• La fricción  es aproximadamente independiente del área de las superficies, pero es ligeramente mayor para las superficies más pequeñas que para las grandes superficies.
• La fricción disminuye con un aumento en la velocidad, excepto en una velocidad extremadamente baja y con superficies suaves.

Tal como se aplica a las superficies lubricadas, las leyes de la fricción para una lubricación perfecta (superficies completamente separadas por una película de lubricante) son las que siguen:

• El coeficiente de fricción es independiente de los materiales que forman las superficies.
• El coeficiente de fricción varía directamente con la viscosidad del lubricante, que varía inversamente con la temperatura del lubricante.
• El coeficiente de fricción varía inversamente con la unidad de presión y varía directamente con la velocidad .
• El coeficiente de fricción varía inversamente con espesor medio de la película del medio lubricante.
• El espesor medio de película varía directamente con la velocidad e inversamente con la temperatura y la unidad de presión.

Tal como se aplica a la lubricación imperfecta, es decir, superficies parcialmente separadas (Que pueden variar de separación casi completa a contacto casi completo) por una película de lubricante, las leyes de la fricción son las siguientes:

• El coeficiente de fricción aumenta con un aumento de la presión entre las superficies.
• El coeficiente de fricción aumenta con un aumento en la relación de velocidad relativa entre las superficies.

Las maquinarias no pueden funcionar sin lubricación (a pesar de los supuestos metales antifricción) debido a las pequeñas irregularidades en una superficie metálica lisa . Un lubricante se utiliza para mantener las partes en frotación separadas por una fina película de aceite, que impide así un contacto real en la medida de lo posible.