¿De dónde actúa la fricción?

La fuerza de fricción se coloca más o menos correctamente en ese diagrama. Funciona en toda la superficie de contacto, en piezas pequeñas. Al igual que la gravedad en todo el objeto se combina como una fuerza en el centro de masa, se podría decir que la fuerza de fricción funciona en el medio de la superficie de contacto. Como una aproximación de orden cero al menos.

Ahora las fuerzas dibujadas en el diagrama aplicarían un torque neto en la caja. Por lo tanto, debe comenzar a girar, es decir, la punta. Claramente algo está mal. No puede inclinarse porque la esquina inferior cavaría en la rampa, aumentando la fuerza normal en la parte inferior, mientras que la disminuye en la parte superior. Por lo tanto, la fuerza normal no debe dibujarse en el medio, sino más abajo.

Dado que la fricción es proporcional a la fuerza normal, la fuerza de fricción tampoco debería dibujarse desde el medio, sino desde el mismo punto que la fuerza normal. En general, el diagrama correcto se ve así:

La fricción actúa a lo largo de la interfaz, por lo que en su diagrama actúa entre el bloque y el plano. Su diagrama es una simplificación de la realidad: las fuerzas de fricción y las fuerzas normales son presiones distribuidas a lo largo de la interfaz. Sin embargo, para facilitar la comprensión y el cálculo, se simplifican como fuerzas puntuales.

La fricción definitivamente NO actúa desde el CG; esa es una distinción importante cuando se trata de calcular momentos, ya que la línea de acción (en la interfaz) es crítica.

No estoy completamente seguro de lo que quieres decir con “concurrente”. Supongo que está calculando una condición estática, de modo que las tres fuerzas se aplican y están en equilibrio (esa es mi interpretación de “concurrente”). Suponiendo que … el peso produce una fuerza de reacción en la interfaz bloque / plano, esta es la fuerza normal. Suponiendo un equilibrio estático, el componente vertical de esta fuerza normal será igual y opuesto al peso mismo. A partir de esto, hay una fuerza lateral resultante que tenderá a mover el bloque hacia abajo en el plano. Sin embargo, la fuerza normal produce una reacción de fricción que (si las cosas están en equilibrio estático, es decir, el coeficiente de fricción es lo suficientemente alto) evitará que el bloque se deslice por el plano.

Conceptualmente, el peso conduce a una fuerza de reacción vertical a través de una fuerza normal; la fuerza normal en sí misma puede usarse para calcular las fuerzas de fricción. Por lo general, estas clases de problemas a menudo buscan respuestas a “¿Cuál es el coeficiente mínimo de fricción para evitar que esto se deslice?” O “¿Cuál es el ángulo del plano que evitará que esto se deslice?”. Determinar esas respuestas equivale básicamente a trigonometría.

Espero que esto ayude.

Su punto de acción, como fuerza, es la interfaz entre las dos superficies de fricción. Es una fuerza distribuida, pero vista en la microescala se subdivide en partes desiguales que emanan de los parches de contacto relativamente pequeños que se forman y con magnitudes que varían, proporcionalmente a la presión de contacto local. Si las condiciones de contacto son homogéneas, su punto de acción es el centro de peso de la superficie de la interfaz.

Por lo tanto, la fricción no actúa directamente sobre el centro de gravedad, sino solo a través de la transferencia de fuerza, que por supuesto, induce el torque.

Refiriéndose a su imagen: suponga que el ángulo más pequeño entre W y N = a.
Entonces: el componente de W, paralelo a la superficie elevada = Wsin a,
F será lineal con el coeficiente de resistencia r y el componente de W, directamente sobre la superficie, que es Wcos a.
Entonces habrá un equilibrio si Wsin a = cWcos a. Esto implica que el valor de W es irrelevante, si es mayor que 0, en cuyo caso:
sin a = c cos a.
o: c = sin a / cos a.

La fuerza de fricción actúa a lo largo de la superficie de contacto de la caja con la pendiente, es la integración de todas las fuerzas de fricción infinitesimales que actúan contra la cara de la caja.

No es importante saber de dónde actúa, pero es importante saber cuál es el componente resultante y el momento sobre un punto de rotación fijo arbitrario. Podemos elegir tomar momentos sobre el punto donde el borde inferior de la caja toca la pendiente para que la fuerza de fricción haga un par de giro cero en la caja.