¿Por qué los físicos se sienten incómodos con la fricción?

Tengo que adivinar a qué te refieres con esta afirmación disfrazada de pregunta.

” Fricción ” es un término bastante ambiguo, y no nos gusta la ambigüedad innecesaria, por lo que a menudo tenemos que hacer preguntas sobre la fricción, y no nos gusta hacer gofres. El problema es que cuando intenta construir un modelo microscópico de lo que está sucediendo en “fricción”, rápidamente se vuelve inconsistente.

La ” fricción dinámica ” es lo que se obtiene cuando dos superficies se rozan entre sí, arrancando capas de átomos a medida que avanzan. La fuerza requerida para hacer esto depende (entre muchas otras cosas) de cuán apretadas estén esas capas, si salen de un átomo a la vez o en láminas, qué tan rugosas son las superficies para empezar, etc.

La ” fricción estática ” es lo que se obtiene antes de que las dos superficies comiencen a soltarse. No hay líneas divisorias claras entre una llanta de goma en una carretera, dos piezas de madera pegadas o un tren de ruedas dentadas que sube una montaña. Todos son ejemplos de acoplamiento aún no roto entre dos superficies. (Como comentario aparte, me dicen que los dragsters a veces alcanzan aceleraciones superiores a 1 g; en ese caso, el coeficiente de fricción estática es mayor que 1, por lo que el “caucho se encuentra con la carretera” más como la superficie pegada o la rueda dentada entrenar en ese caso.)

Y en el vacío, dos superficies planas limpias del mismo material a menudo [siempre?] Sueldan juntas, llevando la idea de la fricción estática a nuevos niveles.

Entonces puede ver por qué este es un tema delicado para los físicos. Quizás es por eso que inventamos un nombre más técnico para el desgaste por fricción: Tribología .

No estamos

La razón por la que puede tener esta impresión es principalmente el hecho de que la fricción no es solo una cosa . Son muchas cosas que dependen de los detalles de las superficies. Es difícil de modelar y difícil de medir. Esto significa dos cosas:

1. Realmente no va a estar en las clases fáciles. Hay cosas más simples y básicas para aprender. Los estudiantes pueden acceder a los detalles cuando estén listos. “Listo” realmente significa “escuela de posgrado, si se especializan en ella”.
2. Todavía se está estudiando activamente. Para comprender la investigación más actualizada sobre fricción, debe leer los artículos publicados en revistas. Esto es difícil y no tienen sentido.
3. El progreso que se realiza ocurre lenta y silenciosamente. No termina en periódicos ni en revistas populares. Esto puede dar a la gente la idea de que no pasa nada, cuando esto es realmente falso.

Por lo que vi y me dijeron los maestros, algunos físicos tienden a ignorar la fricción en algunos problemas porque trabajan desde un punto de vista teórico (perfecto, no real, aproximado). El mismo punto de vista que podría asumir que la Tierra es una esfera perfecta (imagine una vaca esférica …).

Al ver cómo la fricción generalmente tiene poco que ver con algunos problemas, puede ignorarse. Además, por lo que entendí, puede ser bastante difícil representar la fricción con precisión.

Nuevamente, esto puede, por supuesto, cambiar, dependiendo de cuál sea el problema en cuestión. No puedo recordar qué físico (aunque por alguna razón creo que fue Richard Muller) dijo: “Si necesita resolver un problema teórico, hable con un físico. Si quieres trabajar con fricción, habla con un ingeniero ”. Principalmente porque los ingenieros tienden a trabajar con aproximaciones de fricción, que pueden no ser precisas (matemáticamente hablando), pero son lo suficientemente precisas para hacer el trabajo.

No estoy seguro de si esto es una preocupación importante en la comunidad de Física, y si esto aún se ha resuelto. Pero esto es algo sobre la fricción que todavía no entiendo.

Es posible que haya leído que la fricción tiene un origen electromagnético. Ahora, la fuerza electromagnética es de naturaleza conservadora, pero la fricción resulta no ser conservadora. ¿Qué es lo que causa esta transición? Después de todo, a nivel microscópico (según tengo entendido), la fricción es solo la interacción electromagnética entre partículas cargadas. ¿A qué nivel comienza la disipación de energía? ¿Y cómo sucede exactamente?

¿Cuál es la base para su conclusión de que los físicos están incómodos con la fricción? Yo no diría que es cierto, en mi experiencia. Dicho esto, sin embargo, me pregunto si se refiere al hecho de que en los cursos introductorios de física cuando se estudia el comportamiento mecánico, se ignora la fricción. Agrega un nivel de dificultad a la resolución de problemas que no es necesario al comienzo del proceso de aprendizaje. La mayoría de los estudiantes tienen dificultades con los conceptos sin la complicación de la fricción. La fricción se agrega más adelante en el curso después de que los estudiantes se sientan más cómodos con las ecuaciones mecánicas básicas.

¡Porque los frota de la manera incorrecta!

Lo siento, no pude resistirme.

Como otros aquí, me pregunto por qué piensas que los físicos se sienten incómodos con la fricción. Debe haber algo detrás de este sentido que tienes. Si pudiera explicar eso, entonces tal vez podríamos abordar mejor su pregunta.

¿Qué quieres decir exactamente con “incómodo”? Hasta donde yo sé, la fricción es un concepto bastante establecido y definitivamente no es algo que se evita en el estudio. Por favor explique su intención. Quería agregar esto como un comentario, pero no pude encontrar esa opción.

¿Son ellos? ¡No soy!

La fricción es una propiedad emergente causada tanto por obstáculos como por adherencia, etc., cuando dos cuerpos intentan cruzarse muy cerca.

No sé qué tan bien se puede modelar para poder predecir su valor numérico, pero en términos de deslizar una aproximación por una fuerza constante multiplicada por el tiempo normal parece funcionar razonablemente bien.