Fricción o Rozamiento

¿Qué es la fuerza de rozamiento o de fricción?

Si empujas una bola sobre una superficie, esta terminará parándose en algún momento. ¿No contradice este fenómeno alPrincipio de Inercia?. Como no se le aplica ninguna fuerza, ¿No debería seguir moviéndose indefinidamente?

La cuestión a esa pregunta es bien sencilla. El hecho de que la bola se termine parando no contradice este Principio, ya que durante su movimiento existe una fuerza "invisible" que provoca que la velocidad de la pelota vaya disminuyendo: la fuerza de rozamiento. La bola al desplazarse sobre el suelo roza contra él y contra el aire. Este rozamiento produce un par de fuerzas que "tiran" en contra del movimiento. 

La fuerza de rozamiento o de fricción (FR−→) es una fuerza que surge por el contacto de dos cuerpos y se opone al movimiento.

El rozamiento se debe a las imperfecciones y rugosidades, principalmente microscópicas, que existen en las superficies de los cuerpos. Al ponerse en contacto, estas rugosidades se enganchan unas con otras dificultando el movimiento. Para minimizar el efecto del rozamiento o bien se pulen las superficies o bien, se lubrican, ya que el aceite rellena las imperfecciones, evitando que estas se enganchen.

¿No has patinado nunca sobre un suelo recién pulido o encerado? ¿A que no tienes que hacer a penas fuerza para desplazarte bien lejos?

Características de la fuerza de rozamiento o de fricción

A grandes rasgos, las características de la fuerza de rozamiento se pueden resumir en los siguientes puntos:

• Se opone al movimiento de un cuerpo que se desliza en contacto con otro. 
• Depende de 2 factores:
  • la naturaleza de los materiales que se encuentran en rozamiento y el tratamiento que han seguido. Este factor queda expresado por un valor numérico llamado coeficiente de rozamiento o de fricción.
  • la fuerza que ejerce un cuerpo sobre el otro, es decir, la fuerza normal.

¿Cómo se calcula la fuerza de rozamiento o de fricción?

Cuando el cuerpo está en reposo

La fuerza de rozamiento tiene el mismo módulo, dirección y sentido contrario de la fuerza horizontal (si existe) que intenta ponerlo en movimiento sin conseguirlo.

Cuando el cuerpo está en movimiento

Como la fuerza de rozamiento depende de los materiales y de la fuerza que ejerce uno sobre el otro, su módulo se obtiene mediante la siguiente expresión:

Fr=μ⋅N

donde:

• FR es la fuerza de rozamiento
• μ es el coeficiente de rozamiento o de fricción
• N es la fuerza normal

Ejemplo

Determina el módulo de la fuerza de rozamiento de un cuerpo de 20 kg de masa que se encuentra sobre una superficie horizontal con un coeficiente de rozamiento de 0.20, si: a) Se encuentra parado. b) Se encuentra en movimiento.

Solución

Cuestión a)

Como hemos visto en el apartado, siempre que un cuerpo se encuentra en reposo, 
o el módulo 
de la fuerza de rozamiento es 0 N, o es igual al valor de una una fuerza que intenta
 moverlo sin éxito.

Cuestión b)

Datos

m = 20 kg
g = 9.8 m/s²
μ= 0.20
F_R = ?

Resolución

La fuerza de rozamiento, se calcula por medio de la siguiente expresión:

FR=μ⋅N

Conocemos μ, sin embargo necesitamos conocer la fuerza normal N. Dado que se encuentra sobre 
un plano horizontal:

N=P=m⋅g⇒N=20 kg ⋅ 9.8 m/s2 ⇒N = 196 N

Sustituyendo, la fuerza normal en la expresión de la fuerza de rozamiento:

FR=0.2 ⋅ 196 N ⇒FR=39.2 N