Rozamiento

Objetivos:

Estudiar las características de la fricción estática y cinemática.
Determinar los factores que influyen en la fuerza de fricción entre dos superficies.
Determinar los coeficientes de fricción estática por dos métodos diferentes.

Marco teórico:

La fuerza de rozamiento es una fuerza que aparece cuando hay dos cuerpos en contacto y es una fuerza muy importante cuando se estudia el movimiento de los cuerpos. Es la causante, por ejemplo, de que podamos andar (cuesta mucho más andar sobre una superficie con poco rozamiento, hielo, por ejemplo, que por una superficie con rozamiento como, por ejemplo, un suelo rugoso).

Existe rozamiento incluso cuando no hay movimiento relativo entre los dos cuerpos que están en contacto. Hablamos entonces de Fuerza de rozamiento estática. Por ejemplo, si queremos empujar un armario muy grande y hacemos una fuerza pequeña, el armario no se moverá. Esto es debido a la fuerza de rozamiento estática que se opone al movimiento. Si aumentamos la fuerza con la que empujamos, llegará un momento en que superemos está fuerza de rozamiento y será entonces cuando el armario se pueda mover, tal como podemos observar en la animación que os mostramos aquí. Una vez que el cuerpo empieza a moverse, hablamos de fuerza de rozamiento dinámica. Esta fuerza de rozamiento dinámica es menor que la fuerza de rozamiento estática

Tipos de fricción

Existen dos tipos de rozamiento o fricción, la fricción estática (Fe) y la fricción dinámica (Fd). El primero es la resistencia que se debe superar para poner en movimiento un cuerpo con respecto a otro que se encuentra en contacto. El segundo, es la resistencia, de magnitud considerada constante, que se opone al movimiento pero una vez que este ya comenzó. En resumen, lo que diferencia a un roce con el otro, es que el estático actúa cuando los cuerpos están en reposo relativo en tanto que el dinámico lo hace cuando ya están en movimiento.

Fricción Estática

Es aquella que impide objeto inicie un movimiento y es igual a la fuerza neta aplicada sobre el cuerpo, solo que con sentido opuesto ya que impide el movimiento.

El roce estático es siempre menor o igual al coeficiente de roce entre los dos objetos (número que se mide experimentalmente y está tabulado) multiplicado por la fuerza normal.

Fricción Dinámica

La fricción dinámica ocurre justo en un cuerpo –que se encuentra en contacto con una superficie- pasa de reposo a un estado en movimiento. En el instante en el que el cuerpo debe hacer este cambio de estados de movimiento, debe vencer a esta fuerza estática (además de tener que vencer la inercia del mismo).

Una vez vencida, se habla de que la fricción que existe cuando un cuerpo ya se encuentra en movimiento, es la fricción dinámica. La fricción estática no es equivalente a la fricción dinámica. Normalmente, la primera es más grande en magnitud que la segunda.

Características en relación a la fuerza de fricción:

Un cuerpo requiere de mayor fuerza al comenzar a deslizarse, que cuándo dicho cuerpo ya se halla en movimiento.

La fuerza de fricción, no depende del tamaño de la superficie de contacto existente entre ambos cuerpos.

La fuerza de fricción, no depende de la velocidad a la cual se está deslizando un cuerpo.

Mientras mayor sea la fuerza normal, mayor será la fuerza de fricción.

Dependiendo de los materiales que hagan fricción entre sí al ser frotados, esta acción puede producir calor, es ejemplo de ello la fricción que se hace entre un cerillo o fósforo y una superficie rugosa, o aquella que realizamos con nuestras propias manos para calentárnoslas.

Ejemplos de fricción estática:

Aquella que se da entre una caja de cartón con mucho peso colocada en el suelo de madera, siendo difícil de mover y de levantar.
La que ejerce un libro sobre otro al estar juntos (pegados), uno con otro en un librero.
La que hacemos al apoyarnos en una pared.

Ejemplos de fricción dinámica: