¿El coeficiente de fricción depende de la temperatura?
Así que el otro día estaba pensando en los frenos de un coche. Cuando se aplican los frenos, la fuerza de avance se convierte en calor en los discos de freno. Cuando los frenos están fríos (al principio) tienen la capacidad de absorber mucho calor y tienen más potencia de frenado. Pero a medida que los frenos se calientan, su capacidad para absorber más calor debería disminuir y, a su vez, la fuerza de frenado también disminuye.
Entonces, ¿significa esto que el coeficiente de fricción disminuye con la temperatura? Si es así, ¿cómo funciona esto microscópicamente? Normalmente, el coeficiente de fricción es una medida de cuán lisas o rugosas son las dos superficies, ¿cómo influiría el calor?
Respuestas
Bueno, en fin, sí.
Aunque esta variación depende en gran medida del material, con el cambio de temperatura, el mecanismo interno que causa la fricción (mecanismo antiguo o moderno) varía, por lo que el valor del coeficiente de fricción cambia.
Generalmente, este valor disminuye con el aumento de temperatura.
Siguiendo el mecanismo moderno, con el aumento de temperatura, las fuerzas intermoleculares entre superficies disminuyen. Esto es similar al hecho de que con el aumento de temperatura un sólido se funde y un líquido se vaporiza, por lo que la fricción disminuye.
PD: Supongo que conoce el mecanismo de fricción porque la forma en que describió el fenómeno es notable. En caso de que necesite un comentario explicativo más detallado a continuación.
Como se indicó en la respuesta proporcionada anteriormente, en general se da el caso de que una temperatura más alta de los frenos viene con un coeficiente de fricción más bajo.
Esta pérdida de coeficiente de fricción se conoce como "desvanecimiento del freno".
La atenuación de los frenos es muy peligrosa, por supuesto. Supongamos que un automóvil ha completado una vuelta, en un circuito que frena con fuerza, y el conductor se acerca a la misma curva nuevamente, con la misma velocidad que en la primera vuelta. Ahora los frenos ya no tienen la misma potencia de frenado.
Sin embargo, no es el caso de que todos los materiales muestren un desvanecimiento del freno. Se han desarrollado materiales que retienen un alto coeficiente de fricción cuando están al rojo vivo. Estos materiales se utilizan en carreras.
Recuerdo haber visto una demostración de eso en un programa de televisión.
Un coche potente estaba equipado con pastillas de freno y discos de freno hechos de un material tan caro. Un piloto de carreras llevó el auto durante varias vueltas, todo el tiempo frenando de la manera más agresiva posible. Con los frenos muy calientes, el automóvil volvió a la cámara, y la cámara se abalanzó sobre una de las ruedas para mostrar el disco de freno al rojo vivo. El conductor confirmó que los frenos no habían mostrado ningún desvanecimiento notable del freno.