La fricci¨®n tiene leyes que desaf¨ªan a la intuici¨®n

Un operario de mudanzas mueve un pesado arc¨®n sobre un suelo de cemento y de repente se le ocurre una idea. Si apoya el arc¨®n sobre un lado, la superficie en contacto con el suelo ser¨¢ menor, de forma que habr¨¢ menos resistencia de fricci¨®n. Muy contento, cambia la posici¨®n del arc¨®n y se da cuenta de que el esfuerzo que debe hacer es el mismo.La fricci¨®n es algo extra?o. Como muestra este caso, a menudo desaf¨ªa a la intuici¨®n. El operario ha descubierto la ley de Amonton, que dice que la fuerza de fricci¨®n que se opone al movimiento de un objeto es independiente de su ¨¢rea de contacto con el suelo, y que es conocida desde el siglo XVII.

Ahora el operario llega a un lugar en el que el cemento, en vez de presentar una superficie rugosa, ha sido peinado en surcos. Con alivio, espera que la regularidad de la superficie haga m¨¢s f¨¢cil su trabajo. Pero no, cuando llega a los surcos, todav¨ªa tiene que hacer m¨¢s fuerza. Este segundo fen¨®meno que se opone a la intuici¨®n ha sido comprobado por cient¨ªficos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge de EE UU, que publican sus resultados en la revista Physical Review E de mayo. Muestran que una superficie rugosa y desordenada puede inducir menos fricci¨®n que una con protrusiones regularmente espaciadas.

A saltos

Uno de los comportamientos m¨¢s comunes cuando una superficie seca se desliza sobre otra es que el movimiento se produce como una serie de peque?os saltos. Este movimiento a menudo ocurre a una velocidad demasiado alta como para detectarlo pero se puede o¨ªr muy a menudo: es el movimiento de una tiza sobre una pizarra o de una cuerda de viol¨ªn bajo el arco.

A pesar de los saltos, este tipo de movimiento produce una velocidad de deslizamiento m¨¢s o menos constante que aumenta cuando la fuerza de fricci¨®n disminuye. Los cient¨ªficos han calculado el deslizamiento sobre superficies que presentan surcos peri¨®dicos (a la misma distancia) o dispuestos al azar -de forma similar a la diferencia entre un disco de vinilo y un papel de lija fino-. Encuentran que la velocidad media de deslizamiento puede ser al menos tres veces mayor en una superficie desordenada que en una ordenada.

Los investigadores no movieron grandes pesos sino que hicieron los experimentos a escala at¨®mica. Depositaron capas muy finas de oro sobre una superficie lisa de cuarzo a dos temperaturas diferentes. Ambas pel¨ªculas eran rugosas, en el sentido de que ten¨ªan valles y colinas de dimensiones at¨®micas, pero la pel¨ªcula realizada a menor temperatura era m¨¢s desordenada que la otra. Sobre el oro depositaron despu¨¦s una capa de cript¨®n, y midieron la fuerza de fricci¨®n de ¨¦ste. La pel¨ªcula de cript¨®n se deslizaba mucho mejor sobre la pel¨ªcula desordenada de oro que sobre la pel¨ªcula ordenada.

La forma en que las superficies s¨®lidas se deslizan una sobre otra es vital para muchas ¨¢reas de la tecnolog¨ªa, tales como el deslizamiento de las cabezas de lectura de datos sobre discos magn¨¦ticos y la fabricaci¨®n de microm¨¢quinas. Esta investigaci¨®n muestra c¨®mo el desorden podr¨ªa utilizarse para modular las propiedades de fricci¨®n con destino a aplicaciones particulares.

? Nature News Service