La fuerza de fricción se opone al
movimiento. En el caso de dos superficies en contacto, es proporcional a la
magnitud de la fuerza normal N, según la siguiente ecuación:
f = μN
con
μ el coeficiente de fricción (estático)
En un plano inclinado, un cuerpo;
sobre él siente tres fuerzas: su peso, la normal y la de fricción.
Si la resultante de estas tres
fuerzas tiene componente vertical negativa, la fuerza de fricción no podrá
mantener fijo el cuerpo y este caerá.
La fuerza de fricción se da a
partir del contacto entre dos cuerpos.
En
realidad, éste efecto siempre está presente en el movimiento de un cuerpo
debido a que siempre se desplaza haciendo contacto con otro (el aire en la
mayoría de los casos); en algunos casos, éste efecto es muy pequeño y es una
buena aproximación despreciar su valor, pero en otros, es necesario tomar en
cuenta ésta fuerza, debido a que determina el valor del movimiento.
Fricción
cinética.
Cuando un
cuerpo descansa sobre una superficie, podemos expresar la fuerza de contacto
(por tercera ley del movimiento) en términos de sus componentes paralela y
perpendicular a la superficie: la componente perpendicular es la fuerza
normal N y la
paralela a la superficie es la de fricción Ff. La
dirección de Ff siempre es
opuesta al movimiento relativo de las dos superficies.
El tipo de
fricción que actúa cuando un cuerpo se desliza sobre una superficie es la fuerza de fricción cinética,
Ffk(*). Ésta fuerza es proporcional a la normal: Ffk α N.
La
constante de proporcionalidad para la relación anterior recibe el nombre de coneficiente de fricción
cinética µk y su valor depende de la superficie: mientras mas lisa
(como el lago congelado del ejemplo de la lección anterior) es la superficie,
menor será el valor de la constante.
Entonces, la fuerza de fricción cinética
se define como:
Ffk = µk
* N
Ésta es una
ecuación escalar y válida solo para las magnitudes de las componentes de la
fuerza de contacto.
La fuerza
de fricción también puede actuar cuando no hay movimiento. En éste caso recibe
el nombre de fuerza de fricción estática "Ffs".
Suponga que
una persona empuja una caja sobre el piso tratando de moverla, pero no lo
consigue, debido a que el piso ejerce una fuerza Ffs. Ésta fuerza
también es proporcional a la normal y la constante de proporcionalidad se
conoce como coeficiente de
fricción estática µs.
En algún
punto, Ff es mayor
que µs*N, que es
cuando hay movimiento y Ff es Ffk = µk * N. Pero, mientras no exista movimiento, Ff es:
Ffs ≤ µs * N.
Es decir, Ffs está entre 0 y (µs * N).
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