Fricción – Fuerzas de fricción – Mecánica clásica

Cuando una fuerza actúa sobre los cuerpos, generalmente tienden a resistir el movimiento debido a su inercia. Sin embargo, para algunos casos, la inercia tiene menos relevancia, dependiendo de las condiciones en las que se encuentre el objeto.

Para un objeto en caída libre, generalmente se debe considerar la resistencia del aire, que aumenta en proporción a su velocidad y área de sección transversal. Un objeto en una superficie horizontal puede deslizarse si se aplica una fuerza. O si está en una superficie inclinada con relación a la horizontal, de modo que hay una componente distinta de cero de la fuerza del peso que actúa estrictamente en el plano de la superficie de apoyo, como se muestra en la figura 01.

Pero para que se produzca tal deslizamiento, es necesario que la suma de las fuerzas sea diferente de cero, es decir, la fuerza que actúa favorable al movimiento debe ser mayor que la fuerza de resistencia al movimiento, es decir, la fuerzas de fricción.

Cuando un cuerpo está en reposo sobre una superficie, a punto de deslizarse como se muestra en las tablas segunda y tercera de la figura 01, una fuerza opuesta a la fuerza aplicada o al componente de la fuerza del peso en el plano respectivo actúa sobre él, la fuerza de fricción estática F_{Hasta que}, lo que te mantiene en equilibrio. Cuando el objeto está en movimiento, deslizándose sobre la superficie, una fuerza disipativa, llamada fuerza de fricción cinética F_Hola, es decir, fuerza contra el movimiento del objeto. El término “fuerza disipativa” significa “fuerza no conservadora, es decir, hay una parte del trabajo que no se transforma en energía cinética ni en energía potencial, que se transforma en calor”.

Por lo general, el coeficiente de fricción estática el máximo es mayor que el coeficiente de fricción cinética. Experimentalmente, se observa que, una vez que el objeto está en movimiento, para mantenerlo en movimiento es necesario aplicar una fuerza menor que la fuerza máxima aplicada para iniciar el respectivo movimiento.

Matemáticamente, la fuerza de fricción estática F_{Hasta que} viene dado por el producto del coeficiente máximo de fricción estática µ_y por la fuerza de reacción del soporte normal, N, que es igual en módulo a la componente vertical de la fuerza de peso P_y en el plan respectivo:

F_{Hasta que} = µ_y.NORTE

Y la fuerza de fricción cinética F_Hola viene dado por el producto del coeficiente de fricción cinética µ_C por la fuerza de reacción del soporte normal, N:

F_Hola = µ_C.NORTE

La figura 02 muestra una gráfica de las fuerzas de fricción F_{Hasta que} en función de las fuerzas aplicadas, es decir, una gráfica de F_ap x F_{Hasta que}.

Microscópicamente, cuando un objeto se desliza sobre una superficie, lo que básicamente sucede son soldaduras y roturas entre las partículas que componen las superficies que están en contacto.

El descubridor de estas dos leyes para las fuerzas de fricción fue Leonardo da Vinci (1452-1519) incluso antes de que Isaac Newton (1643-1727) desarrollara el concepto de fuerza. En cuanto a las expresiones matemáticas, fueron desarrolladas por Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), aunque este último destacó en electrostática, habiendo desarrollado la conocida Ley de Coulomb (HALLIDAY 1996).

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Referencias bibliográficas:
HALLIDAY, David, Resnik Robert, Krane, Denneth S. Física 1, volumen 1, 4 Ed. Río de Janeiro: LTC, 1996. 326 p.