Definición de fricción.
Empujar objetos puede ser hasta peligroso, si
enfrentamos a la fricción. Observa los trabajos que realizan las personas en las
siguientes imágenes ¿Quién crees que moverá las cajas con
facilidad?
Si contestaste que la persona que mueve la caja con
ruedas realiza el trabajo más fácilmente, estas en lo correcto porque, aunque la
caja se ve muy grande, las ruedas de la parte inferior hacen el movimiento con
poco esfuerzo; en comparación con la segunda persona, quien intenta mover los
objetos deslizándolos sobre el piso y requiere de una mayor fuerza para
desplazar las cajas de un lugar a otro.
Mientras las superficies en contacto no se muevan una
con respecto a la otra, tales rugosidades solo tienen una interacción que tiene
a mantener las superficies unidas. Por ejemplo, cuando las cajas están en
reposo.
Una vez que se inicia el movimiento, las rugosidades
chocan entre sí, produciendo pares de fuerzas de acción
– reacción a escala microscópica, cuyo promedio macroscópico resulta en la
fuerza que denominamos fricción.
Fricción estática y cinética.
Se distinguen dos tipos de fricción: estática
y cinética. La primera se observa cuando las dos superficies en contacto se
encuentran en reposo relativo y la
segunda se encuentra en movimiento
relativo. Experimentalmente se determina que, en general, la primera es
mayor que la segunda para las mismas superficies en
contacto.
Se
consideran dos objetos en contacto, tales que uno de ellos es algo semejante a
un piso una mesa, es decir, algo que se encuentre en reposo, y el otro es un
cuerpo que se encuentra sobre el primero; por ejemplo, una caja sobre una mesa
horizontal. Es claro que la caja, por virtud de su peso, ejerce una presión
sobre la superficie de la mesa. Por consiguiente, la mesa reacciona con una
fuerza igual y opuesta al peso sobre la caja. Sí la casa está en reposo, ambas
fuerzas están equilibradas y la fuerza neta sobre la caja es cero.
Sí se aplica una fuerza
la caja en dirección, horizontal a la izquierda, la caja se moverá sí tal
fuerza es capaz de superar la fricción
estática. Una vez iniciado el movimiento, se requiere mantener la fuerza,
aunque con menor intensidad para continuar el
movimiento.
La fuerza de
fricción es directamente
proporcional a la fuerza aplicada por la superficie al objeto. Dada su
naturaleza, dicha fuerza recibe el nombre de fuerza
normal, porque su dirección siempre es perpendicular a la superficie que la
aplica. En general, se utilizará el símbolo FN para
esta fuerza. Entonces, la fuerza de fricción
ƒ, se escribe
como:
Dónde es la constante de proporcionalidad
µ se denomina coeficiente de fricción y está relacionada con el
tipo de superficies en contacto. Sus valores se encuentran entre 0 y 1, de
manera que cuando µ=0.Se da el caso de ausencia de fricción y
cuándo µ=1, se presenta fricción máxima. La fricción
estática y la fricción cinética
se diferencian por sus respectivos coeficientes de fricción. Se utilizará el
símbolo µs
para el coeficiente de fricción
estática y µk’
para el coeficiente de fricción
cinética.
Entonces, las respectivas fuerzas de fricción quedan
como:
La fricción estática permite a los objetos mantener su
estado de reposo cuando así se requiera, ya que gracias a ella, un auto puede estar frenado en una
bajada Por su parte, conocer las características de la fricción dinámica
permite explicar los diferentes usos de accesorios o aditamentos que, por una
fuerza mínima, logra mantener en movimiento diversos objetos, como por ejemplo
los rodamientos en las llantas de los vehículos.
