Fricción

Te explicamos qué es la fricción o fuerza de rozamiento y cuáles son sus causas. Además, fricción estática y fricción cinética o dinámica.

¿Qué es la fricción?

La fricción, fuerza de roce o fuerza de rozamiento es una fuerza existente entre dos superficies que se encuentren en contacto, y que se opone al movimiento, o sea, tiene dirección contraria al movimiento. Esta fuerza puede ser de dos tipos: estática (cuando se opone al inicio de un deslizamiento) o dinámica (cuando se opone al movimiento relativo).

La fuerza de fricción no es una de las fuerzas fundamentales del universo, como lo es la gravedad, sino que se debe a la compleja interacción entre la superficie de dos objetos en contacto físico. Generalmente se habla de fricción para objetos sólidos, pero también existe fricción en los líquidos: el efecto de la fricción entre las capas de una sustancia líquida define su viscosidad.

Para poner en movimiento un objeto en reposo, la fuerza que lo empuja a moverse debe vencer justamente la resistencia ejercida por la fricción, que es mayor entre superficies rugosas e irregulares que en superficies lisas y pulidas.

Por otro lado, si se empuja a un objeto que está en contacto con una superficie, por ejemplo, con una mesa, y como resultado comienza a moverse en la dirección del empujón,  su velocidad irá en disminución a medida que la fuerza de roce que la mesa ejerce sobre él, venza a la del empujón inicial. Esta fuerza de rozamiento depende de la masa de los cuerpos, de manera que los objetos más pesados muestran mayor roce que los livianos.

La fricción, además, tiene un efecto en las superficies en contacto. A menudo es imperceptible, sin embargo la energía cinética que se pierde por el rozamiento se transforma en calor, es decir las superficies se calientan por el roce. Incluso ambas pueden sufrir un desgaste.

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Causas de la fricción

La fricción puede deberse, en primer lugar, a microimperfecciones entre las superficies en contacto, que dificultan el deslizamiento de una sobre la otra, incluso si en apariencia no pueden percibirse. Esta es la razón de que algunas superficies tengan más fricción que otras.

Así, la fricción puede reducirse mecánicamente, añadiendo lubricantes, por ejemplo, o puede aumentarse, degenerando las superficies de alguna manera.

Fricción estática

La fricción estática (F_e) es la fuerza que tiende a oponerse al desplazamiento relativo entre dos superficies en contacto. Se trata de la fuerza que se necesita vencer para iniciar el movimiento de un objeto. Es siempre menor o igual al coeficiente de rozamiento estático (que tiene un valor empírico y depende del material) entre las dos superficies multiplicado por la fuerza normal.

Esta fricción estática suele ser mayor a la dinámica, lo cual explica por qué es más difícil empezar a empujar un mueble pesado sobre suelo rugoso, que seguir empujándolo una vez que ya está en movimiento.

Fricción cinética o dinámica

La fricción dinámica (F_d) es la fuerza que se opone al desplazamiento de un objeto que ya se encuentra en movimiento, a diferencia de la fricción estática.

Es una magnitud constante, ya que la cantidad de fuerza necesaria para mantener el movimiento en marcha no cambia siempre que la aceleración sea constante. Por lo tanto, es igual al coeficiente de rozamiento dinámico, denotado por la letra griega μ, multiplicada por la fuerza normal.

Las diferencias entre la fricción estática y la dinámica no son del todo comprendidas a nivel físico, pero se cree que la fuerza estática es mayor debido a atracciones eléctricas y microsoldaduras entre las superficies en reposo.

Ejemplos de fricción

Los ejemplos de fricción son innumerables. La fricción es esa fuerza que se opone a que movamos un mueble viejo empujándolo con nuestras fuerzas. También es la fuerza que hará detener y saltar una piedra plana que arrojemos de lado sobre la superficie del agua.

La fuerza de roce es lo que utilizan los frenos para mantener un automóvil en su lugar cuando lo estacionamos en una colina empinada, y es la misma que, si frenamos de golpe conduciendo el mismo automóvil a altas velocidades, reducirá la velocidad y el desplazamiento del automóvil venciendo la inercia.

Otros ejemplos comunes de fricción tienen que ver con el calor que se genera por el roce, como ocurre cuando encendemos una fogata frotando dos palitos de madera el uno contra el otro, o cuando sufrimos una quemadura por el roce de una cuerda en movimiento repentino cuando la estábamos sujetando entre las manos.

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Referencias

• “Fricción” en Wikipedia.
• “Qué es la fuerza de fricción o rozamiento” (video) en Educatina.
• “¿Qué es la fricción?” en Khan Academy.
• “Physics – What is friction?” (video) en Don’t Memorise.
• “What is friction?” en Live Science.
• “What is friction?” en BBC Bitesize.
• “Friction (physics)” en The Encyclopaedia Britannica.