Forma de desgaste de la esfera deslizante

Question

Consulte la figura adjunta. Considere que una fuerza normal está actuando en la parte superior de la esfera. Un coeficiente de fricción constante provoca una fuerza de fricción durante el deslizamiento. Quiero saber después de que esta esfera se deslice (deslizamiento puro, sin rodar) durante algún tiempo y suponiendo que se desgasta mientras se desliza, ¿cuál debería ser la forma de la esfera después del deslizamiento? ¿La que se muestra en (a) o en (b)? En resumen, quiero saber si el lado desgastado de la esfera será una línea recta o una curva. ¿Qué ocurrirá si una esfera se desliza contra otra esfera? Además, agradeceré mucho si alguien puede remitirme a algunos buenos artículos / libros sobre esto.

Edición: Supuestos adicionales

Supongamos que la dureza de ambas superficies es la misma. Supongamos también que el material se desprende pero no se adhiere a ninguna de las superficies (no hay desgaste adhesivo). El fenómeno considerado es el desgaste por abrasión (pero sin acumulación de residuos de desgaste). Si hay un lubricante en circulación, es fácil realizar este tipo de desgaste

Answer 1

Depende. Asumiendo que la superficie inferior es mucho más dura que la esfera entonces :

Si la esfera no gira en absoluto mientras se desliza, la respuesta es (a). Si la esfera gira, es decir, se balancea de un lado a otro, además de deslizarse, entonces es (b).

Por otro lado, si la esfera es más dura que la superficie inferior, o las dos superficies tienen una dureza comparable, entonces creo que será algo intermedio, aunque la esfera no gire.

Como dice tfb, el real la situación es complicada. Por ejemplo, el material abrasivo se acumulará en los bordes de la depresión ahuecada de la superficie inferior. ¿Qué efecto tendrá esto? ¿Proporcionará lubricación? ¿O aumentará la cantidad de abrasión en los bordes? Además, si el material abrasivo de la superficie más dura se incrusta en la superficie más blanda, esto me sugiere que el desgaste tenderá gradualmente a ser igual en cada superficie.

Se trata de una situación en la que hacer un experimento es esencial si el resultado es crucial, es decir, si vas a tomar una decisión que podría ser costosa si te equivocas, ya sea en tiempo, dinero o incluso reputación. No confíes en la teoría o en la especulación. Póngalo a prueba.

Answer 2

Teniendo en cuenta los diagramas que presentas, creo que lo más probable es un desgaste recto (A) en la esfera. Si la dureza de la superficie es menor que la de la esfera, no debería haber desgaste, o casi, en la esfera.

(b) Se produciría principalmente si su superficie fuera curva, como por ejemplo si tuviera forma de U o en el caso de desgaste de esfera sobre esfera. Al desplazarse por la superficie curva, la esfera en movimiento se desgastará por sus "lados" que entran en contacto con la superficie curva.

Espero que esto ayude.