La fuerza de fricción entre sólidos opera incluso cuando no se mueven con respecto al otro. ¿Tenemos una fuerza viscosa actuando entre dos capas incluso si no hay movimiento relativo?
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Fekr
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Como menciona dbaseman, en los fluidos las fuerzas viscosas están presentes debido al gradiente de velocidad. A nivel molecular en los fluidos, las fuerzas viscosas están presentes debido a la transferencia de momento entre dos capas ya que hay intercambio de moléculas (con velocidades desiguales) entre las diferentes capas. Esto sucede cuando hay movimiento relativo entre las dos capas. Por lo tanto, cuando el fluido está en reposo no hay movimiento relativo y, por lo tanto, no hay transferencia neta de momento y, por lo tanto, no hay fuerzas viscosas.
En el caso de los sólidos, las fuerzas de fricción están presentes debido a las fuerzas intermoleculares entre las superficies de dos sólidos. Esto no requiere ninguna transferencia de momento y, por lo tanto, se observa incluso cuando los sólidos están en reposo relativo entre sí. Puedes pensar en la fricción estática como la fuerza necesaria para romper los enlaces intermoleculares en la superficie. Si aplicas menos fuerza de la requerida, los enlaces no se romperán y, por lo tanto, se observará resistencia.
Nota que las fuerzas de fricción y viscosas son diferentes pero tienen el mismo efecto, es decir, resistir cualquier movimiento relativo y, en presencia de algún movimiento, disipar energía cinética convirtiéndola en energía térmica (calor). Por lo tanto, a menudo es conveniente pensar en ellas como lo mismo.
roxan
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4926
¿Tenemos una fuerza viscosa actuando entre dos capas incluso si no hay movimiento relativo?
No. Desde el artículo de Wikipedia sobre viscosidad:
En general, en cualquier flujo, las capas se mueven a diferentes velocidades y la viscosidad del fluido surge de la tensión de corte entre las capas que en última instancia se opone a cualquier fuerza aplicada
Cuando el fluido está estacionario, no hay gradiente de velocidad, por lo tanto no hay tensión de corte.
brbdc
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36
La fuerza de fricción entre sólidos opera incluso cuando no se mueven respecto a cada uno.
Aquí hay un poco de confusión. La fuerza no opera. O se aplica o no se aplica.
Supongamos que mi carro, que pesa alrededor de 2000 lb, tiene los frenos bloqueados, por lo que no puede rodar. Supongamos que el coeficiente de fricción de los neumáticos de goma en el pavimento es alrededor de 0.5. ¿Qué significa eso?
Significa que si quiero empujarlo hacia adelante necesito empujarlo con más de 1000 lb de fuerza, para vencer la fricción. Si solo empujo con 500 lb de fuerza, entonces solo se aplica 500 lb de fuerza (y no se moverá). Si empujo con 0 lb de fuerza (es decir, no empujar), entonces se aplica 0 lb de fuerza (y por supuesto no se moverá).
Así que cuando los sólidos no se mueven respecto a cada uno, no significa que la fuerza de fricción esté operando.
Eso podría ayudarte a entender un poco mejor la viscosidad.
heathrow
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25
La razón fundamental por la que los sólidos y los fluidos son diferentes en este aspecto es la simetría rota. El fluido no rompe la invarianza traslacional, por lo que hay una noción continua de momento conservado en el fluido, que puede variar arbitrariamente lentamente de un punto a otro. En un sólido, la invarianza de la traslación se rompe a un subgrupo discreto, por lo que necesitas mover todo el sólido con una velocidad dada para darle momento, no hay estados estadísticos donde una parte del sólido se esté moviendo con una velocidad y otra parte se esté moviendo con una velocidad ligeramente diferente (ya que esto rompería la red sólida).
El resultado es que cuando tienes dos sólidos uno encima del otro, o bien ambos actúan como un solo sólido grande (el caso de la fricción estática), o bien uno se desliza sobre el otro con una frontera entre las dos velocidades que es solo unas pocas separaciones atómicas de ancho. Esta es la diferencia fundamental entre sólidos y fluidos.
