Kinetic and Static Friction · Fricción Cinética y Estática
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|---|---|
| kinetic friction/kɪˈnetɪk ˈfrɪkʃn/ | fricción cinética |
| static friction/ˈstætɪk ˈfrɪkʃn/ | fricción estática |
| normal force/ˈnɔːml fɔːs/ | fuerza normal |
| coefficient of friction/ˌkəʊɪˈfɪʃənt ɒv ˈfrɪkʃn/ | coeficiente de fricción |
The force that lets you walk -- and stop
- Without friction you could not walk, drive, or even hold a pencil.
- Yet the same force wastes energy and wears out brakes.
- Friction always fights sliding between two surfaces.
- It comes in two flavours -- one before things slide, one during.
La fuerza que te permite caminar — y detenerse
- Sin fricción no podrías caminar, conducir ni siquiera sostener un lápiz.
- Sin embargo, la misma fuerza desperdicia energía y desgasta los frenos.
- La fricción siempre se opone al deslizamiento entre dos superficies.
- Aparece en dos tipos: uno antes de que las cosas deslicen, otro durante el deslizamiento.
Static versus kinetic friction
- Static friction 静摩擦 acts before sliding starts. It adjusts itself to match your push, up to a maximum.
- Kinetic friction 动摩擦 acts while surfaces slide, with a fixed value.
- The peak static friction is usually a little larger than the kinetic -- which is why something is hardest to get moving at the first shove.
Fricción estática versus cinética
- Fricción estática 静摩擦 actúa antes de que comience el deslizamiento. Se ajusta para igualar tu empuje, hasta un máximo.
- Fricción cinética 动摩擦 actúa mientras las superficies se deslizan, con un valor fijo.
- La fricción estática máxima suele ser ligeramente mayor que la cinética; por eso es más difícil poner algo en movimiento con el primer empujón.
How big is it?
- Maximum static friction: $f_s \le \mu_s N$.
- Kinetic friction: $f_k = \mu_k N$.
- Here $N$ is the normal force 法向力 pressing the surfaces together, and $\mu$ the coefficient of friction 摩擦系数.
¿Cuánto vale?
- Fricción estática máxima: $f_s \le \mu_s N$.
- Fricción cinética: $f_k = \mu_k N$.
- Aquí $N$ es la fuerza normal 法向力 que aprieta las superficies juntas, y $\mu$ el coeficiente de fricción 摩擦系数.
Applied force vs friction · Fuerza aplicada vs fricción
Increase the applied force and watch friction resist until the box breaks free and accelerates. · Aumenta la fuerza aplicada y observa cómo la fricción se opone hasta que la caja se libera y acelera.
A box has normal force $N = 50\ \text{N}$ and · y $\mu_s = 0.6$. What is the maximum static friction (in N)? · Una caja tiene una fuerza normal $N = 50\ \text{N}$ y $\mu_s = 0.6$. ¿Cuál es la fricción estática máxima (en N)?
$f_s^{max} = \mu_s N = 0.6 \times 50 = 30\ \text{N}$.
Kinetic friction equals the coefficient times the ____ force. · La fricción cinética es igual al coeficiente multiplicado por la fuerza de ____.
$f_k = \mu_k N$, where $N$ is the normal force. · $f_k = \mu_k N$, donde $N$ es la fuerza normal.
A sliding box has $N = 40\ \text{N}$ and · y $\mu_k = 0.25$. Find the kinetic friction (in N). · Una caja deslizante tiene $N = 40\ \text{N}$ y $\mu_k = 0.25$. Encuentra la fricción cinética (en N).
$f_k = \mu_k N = 0.25 \times 40 = 10\ \text{N}$.
What it depends on -- and doesn't
- Friction depends on the normal force and the coefficient $\mu$.
- It does not depend on the contact area -- a brick slides the same on its side or its end.
- Press harder (bigger $N$) and friction grows.
De qué depende — y de qué no
- La fricción depende de la fuerza normal y del coeficiente $\mu$.
- No depende del área de contacto: un ladrillo desliza igual sobre su cara lateral o sobre su extremo.
- Si presionas más (mayor $N$), la fricción aumenta.
Sliding a brick on its small end gives more friction than on its large flat side. · Deslizar un ladrillo por su extremo pequeño produce más fricción que por su cara plana grande.
Friction does not depend on contact area -- only on the normal force and $\mu$. Both orientations give the same friction. · La fricción no depende del área de contacto -- solo de la fuerza normal y $\mu$. Ambas orientaciones producen la misma fricción.
Select all · todos things the friction force depends on. · Selecciona todas las cosas de las que depende la fuerza de fricción.
Friction $= \mu N$ -- it depends on $\mu$ and · y $N$, not on how much area is touching. · Fricción $= \mu N$ -- depende de $\mu$ y $N$, no de cuánto área esté en contacto.
Friction on a ramp
- On a slope, the normal force is only $N = mg\cos\theta$ (not the full weight).
- So the friction available is $\mu\,mg\cos\theta$.
- Compare it with the along-slope pull $mg\sin\theta$ to see whether the object slides.
Fricción en una rampa
- En una pendiente, la fuerza normal es solo $N = mg\cos\theta$ (no todo el peso).
- Así que la fricción disponible es $\mu\,mg\cos\theta$.
- Compárala con la componente a lo largo de la pendiente $mg\sin\theta$ para ver si el objeto se desliza.
You push a heavy crate with $18\ \text{N}$ and it does not · no move. The static friction acting on it is... · Empujas una caja pesada con $18\ \text{N}$ y esta no se mueve. La fricción estática que actúa sobre ella es...
Static friction matches the push, so it is $18\ \text{N}$ -- it only reaches $\mu_s N$ at the instant of slipping. · La fricción estática iguala el empuje, por lo que es $18\ \text{N}$ -- solo alcanza $\mu_s N$ en el instante exacto del deslizamiento.
A $10\ \text{kg}$ box sits on the floor with $\mu_s = 0.4$.
- Normal force: $N = mg = 98\ \text{N}$.
- Maximum static friction: $f_s = \mu_s N = 0.4 \times 98 \approx 39\ \text{N}$.
- Push with less than $39\ \text{N}$ and it stays put; push harder and it breaks free.
Una caja de $10\ \text{kg}$ está quieta en el suelo con $\mu_s = 0.4$.
- Fuerza normal: $N = mg = 98\ \text{N}$.
- Fricción estática máxima: $f_s = \mu_s N = 0.4 \times 98 \approx 39\ \text{N}$.
- Empuja con menos de $39\ \text{N}$ y se queda quieta; empuja con más y se pone en movimiento.
Static friction is not a fixed number -- it is whatever it needs to be, up to $\mu_s N$. If you push a heavy box with $20\ \text{N}$ and it does not move, the friction is $20\ \text{N}$, not $\mu_s N$. Only at the instant of slipping does it reach its maximum.
La fricción estática no es un número fijo: es exactamente lo que necesita para equilibrar la fuerza aplicada, hasta llegar a $\mu_s N$. Si empujas una caja pesada con $20\ \text{N}$ y no se mueve, la fricción es $20\ \text{N}$, no $\mu_s N$. Solo en el instante exacto del deslizamiento alcanza su valor máximo.
Friction opposes sliding. Static friction ($f_s \le \mu_s N$) rises to match a push until slipping; kinetic friction ($f_k = \mu_k N$) is fixed once sliding. Both depend on the normal force $N$ and the coefficient of friction $\mu$ -- never on contact area.
Fricción: se opone al deslizamiento. Fricción estática ($f_s \le \mu_s N$): aumenta para igualar el empuje hasta que hay deslizamiento; fricción cinética ($f_k = \mu_k N$): es fija una vez que se desliza. Ambas dependen de la fuerza normal $N$ y del coeficiente de fricción $\mu$, nunca del área de contacto.