friccion

V. FRICCIÓN
La fricción o rozamiento es una fuerza de importancia singular. La
estudiaremos en este lugar como una aplicación concreta de los problemas de equilibrio, aun cuando la fricción aparece también muy frecuentemente en los problemas de Cinética. La gran ventaja de estudiarla en
este momento radica en que la fricción estática es más compleja que la
cinética, de modo que al llegar alos problemas de movimiento no
representará ninguna dificultad.
Si una persona puede subir una rampa, si un automóvil se puede
estacionar en una calle empinada, o si podemos dejar un libro en un
estante inclinado, es debido a la fuerza de fricción. Gracias a la fuerza de
fricción los vehículos pueden frenar; si arrojamos un balón sobre el suelo,
terminará deteniéndose; o podemos apoyar unaescalera de mano contra
una pared sin que se deslice. Es la fricción, como se ve, una fuerza muy
común.
Consideremos un cuerpo colocado
P
sobre una superficie horizontal. Las fuerzas que actúan sobre él son su peso y la
reacción de la superficie; en este caso la
R
reacción es perpendicular o normal a dicha superficie. Si el cuerpo se empuja
con una fuerza inclinada, cuya magni- E
E
P
tudaumente paulatinamente, la reacción
de la superficie se irá desviando de la dirección vertical que tenía originalmente.
R
Durante un lapso, el cuerpo permanece

Fricción

en reposo, pero llegará un momento en
el que el cuerpo se deslice. Cuando esté
a punto de deslizarse, el ángulo que la
reacción forma con la vertical tendrá su
valor máximo.
Si sustituimos la reacción por suscomponentes ortogonales, una en dirección normal y otra en dirección tangente
a la superficie, observamos que esta última va creciendo poco a poco hasta llegar
a tener una magnitud máxima.
La fuerza de fricción es la componente tangencial de la reacción de una
superficie sobre un cuerpo.
Tiende a mantenerlos unidos. En la
gráfica de la figura se muestra su comportamiento.
Con
designamos a lafuerza de
fricción. es la fuerza de fricción estática máxima, es decir, la mayor que se
puede generar entre los cuerpos mientras
permanecen unidos.
es la fuerza de
fricción cinética, que actúa mientras un
cuerpo se desliza sobre el otro.

E

P
Fr
N

R

Fr
F’
Fk
E
Deslizamiento

Leyes de fricción en seco
Coulomb y Morin suponen que la fuerza de fricción se debe a lasimperfecciones de las superficies en contacto y formularon las siguientes
tres leyes (1).
1ª. La fuerza de fricción estática máxima es directamente proporcional a
la magnitud de la reacción normal y a la rugosidad de las superficies en
contacto. La fuerza de fricción cinética es directamente proporcional a la
magnitud de la reacción normal y a la rugosidad de las superficies en contacto.
115Fricción

2ª. La fuerza de fricción estática máxima es independiente del tamaño del
área en contacto.
3ª. La fuerza de fricción cinética es independiente de la velocidad relativa
de las superficies en contacto.
Los supuestos de Coulomb y Morin difícilmente se cumplen en la realidad. Las verdaderas causas de la fricción que son completamente desconocidas, no parecen sujetarse a leyes tan simplescomo las anteriores.
Sin embargo, para nuestros fines adoptaremos como válidas las tres
leyes (2).
La primera de ellas puede simbolizarse de la siguiente manera:

en donde es la fuerza de fricción estática máxima, , la fuerza de fricción cinética, , (léase my ese) el coeficiente de fricción estática, y ,
(léase my ka) el coeficiente de fricción cinética.
Ejemplo. Mediante un motor A seejerce una tensión de 800 kg a la cuerda
con la que se desea jalar el automóvil B,
que tiene aplicado el freno de mano.
Sabiendo que B pesa 1200 kg y que los
coeficientes de fricción estática y cinéti- B
ca entre la superficie inclinada y las llantas de B son 0.8 y 0.6, respectivamente,
diga si B asciende, desciende o permanece en reposo. Dé también la magnitud
y dirección de la fuerza de...