Ecuación de la fricción estática
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ResumenLa estimación precisa del coeficiente de fricción de la carretera en el sistema de control de seguridad activa es cada vez más importante. La mayoría de los estudios anteriores sobre la estimación de la fricción de la carretera sólo han utilizado la dinámica longitudinal o lateral del vehículo y a menudo han ignorado la transferencia de carga, lo que tiende a causar inexactitud del coeficiente de fricción real de la carretera. Se propone un nuevo método que tiene en cuenta la transferencia de carga de los ejes delantero y trasero para estimar el coeficiente de fricción de la carretera basándose en el modelo dinámico de frenado de un vehículo de dos ruedas. Se utiliza la técnica de control de modo deslizante para construir el controlador de par de frenado ideal, cuyo objetivo de control es controlar la relación de deslizamiento real de las ruedas delanteras y traseras siguiendo la relación de deslizamiento ideal. Con el fin de eliminar el problema de parpadeo del controlador de modo deslizante, se utiliza una superficie de conmutación integral para diseñar la superficie de modo deslizante. Se diseña un observador de estado lineal extendido de segundo orden para observar el coeficiente de fricción de la carretera basado en la velocidad de la rueda y el par de frenado de las ruedas delanteras y traseras. Los esquemas de estimación del coeficiente de fricción de la carretera propuestos se evalúan mediante simulación en ADAMS/Car. Los resultados muestran que los valores estimados pueden coincidir con los valores reales en diferentes condiciones de la carretera. El observador puede estimar el coeficiente de fricción de la carretera exactamente en tiempo real y resistir las perturbaciones externas. La investigación propuesta proporciona un método novedoso para estimar el coeficiente de fricción de la carretera con una gran robustez y mayor precisión.
Cómo calcular el coeficiente de fricción estática
La idea es que si pones un objeto sólido en una rampa y empiezas a inclinar la rampa hacia arriba, hay un punto en el que el objeto empezará a deslizarse. Ese es el ángulo en el que la fuerza de la gravedad es lo suficientemente fuerte como para superar la fricción estática de deslizamiento.
Simplemente conociendo el ángulo o la inclinación, puedes calcular el coeficiente de fricción por deslizamiento estático entre los dos materiales. Puedes cubrir la rampa con varios materiales para determinar diferentes coeficientes.
La ecuación de fricción es Fr = fr x N, donde Fr es la fuerza de fricción resistiva o la cantidad de fuerza necesaria para superar la fricción, fr es el coeficiente de fricción entre las dos superficies, y N es la fuerza normal o perpendicular que empuja las dos superficies entre sí. Si la fuerza que empuja a las superficies es la gravedad, entonces N es igual al peso del objeto superior.
En el caso de un objeto que se desliza, el coeficiente de fricción estático da como resultado la fuerza necesaria para que el objeto comience a moverse. Una vez que el objeto se desliza a una velocidad constante, el coeficiente de fricción cinético da como resultado la fuerza necesaria para mantener el objeto en movimiento a esa velocidad.
Comentarios
Elige un cálculo para la fricción f, el coeficiente de fricción μ o la fuerza normal N. Introduce los otros dos valores y la calculadora resolverá el tercero en las unidades seleccionadas. También puede introducir la notación científica como 3,45e22.
La calculadora de fricción utiliza la fórmula f = μN, o la fricción (f) es igual al coeficiente de fricción (μ) por la fuerza normal (N). La calculadora puede utilizar dos de los valores cualquiera para calcular el tercero. Junto con los valores, introduzca las unidades de medida conocidas para cada uno y esta calculadora convertirá entre unidades.
Una forma simple de la ecuación de la fuerza normal es N = mg donde la fuerza normal (N) es igual a la masa (m) por la gravedad (g). Esta calculadora también permite introducir la masa y la gravedad en lugar de la fuerza normal, que se calculará entonces.
Fórmula del coeficiente de fricción con el ángulo
El rozamiento estático actúa cuando el objeto permanece inmóvil. Imagina que intentas tirar de una caja pesada. Si no tenemos en cuenta el rozamiento, incluso la menor fuerza debería provocar cierta aceleración de la caja, según la segunda ley de Newton. En realidad, hay que tirar con bastante fuerza para que la caja empiece a moverse debido a la fuerza de rozamiento estático.
El rozamiento cinético actúa sobre un objeto en movimiento o, en otras palabras, sobre un objeto con energía cinética distinta de cero. Si no existiera el rozamiento cinético, cualquier objeto al que se le diera un empujón (por ejemplo, un coche de juguete) nunca dejaría de moverse, ya que, según la primera ley de Newton, no actuaría ninguna fuerza sobre él, por lo que seguiría avanzando con una velocidad constante.
Aunque la fórmula es la misma para el rozamiento estático y el cinético, hay que recordar que los coeficientes de rozamiento son diferentes. El coeficiente de rozamiento cinético suele ser menor que el de rozamiento estático.
Hay dos métodos fáciles de estimar el coeficiente de rozamiento: midiendo el ángulo de movimiento y utilizando un medidor de fuerza. El coeficiente de rozamiento es igual a tan(θ), donde θ es el ángulo respecto a la horizontal en el que un objeto colocado encima de otro comienza a moverse. Para una superficie plana, puedes tirar de un objeto a través de la superficie con un medidor de fuerza conectado. Divide los Newtons necesarios para mover el objeto entre la masa del objeto para obtener el coeficiente de fricción.
