Qué es la fuerza de fricción

Aprende qué es la fricción, los principios científicos que la sustentan y cómo puede contrarrestarse.

La fricción es la fuerza que resiste al movimiento relativo entre superficies sólidas o fluidas (a saber, aire y agua). Por ejemplo, cuando una pelota rueda sobre un suelo plano, llega el punto en el que se detiene porque la fricción es más fuerte en su momento lineal.

Esto es porque en todos los puntos de contacto entre la superficie de la pelota y el suelo la energía cinética es absorbida por la deformación y la fricción (o resistencia).

La fricción puede ser una fuerza muy beneficiosa, por ejemplo cuando evita que perdamos tracción al andar sobre terreno plano o escarpado, pero también puede ser un inconveniente, por ejemplo cuando reduce la aceleración de un vehículo.

La fuerza de fricción total depende de la magnitud de las fuerzas perpendiculares de la superficie de contacto. Estas fuerzas se llaman fuerza normal (la fuerza neta que comprime a dos superficies para unirlas; en un contexto cotidiano suele ser gravedad/peso) y la fuerza de fricción o roce; el ratio entre estas dos fuerzas es el coeficiente de fricción.

Este coeficiente viene determinado por las propiedades de los materiales de las dos superficies que entran en contacto. De manera que, por ejemplo, unas cuchillas de acero en contacto con una pista de hielo generan un coeficiente de fricción bajo, mientras que los neumáticos crean un coeficiente de fricción alto sobre el alquitrán.

Hay muchos tipos de fricción pero las formas fundamentales son la estática y la cinética (a menudo agrupadas como “fricción seca”). Un buen ejemplo de ellas y de cómo funcionan puede verse colocado un ladrillo sobre una mesa plana. Cuando está en reposo, el ladrillo experimenta fricción estática, que tiene una fuerza igual a la que se necesita para evitar el movimiento entre las superficies.

Sin embargo, cuando se aplica una fuerza auxiliar al ladrillo (si lo empujas o tiras de él), este se moverá, siempre que dicha fuerza sea mayor que la fricción estática. Cuando el ladrillo se mueve, estamos ante fricción cinética.

Para facilitar el movimiento se puede aplicar un tipo de fricción con un coeficiente de fricción más bajo. Por ejemplo, si ponemos algún tipo de lubricante entre dos superficies sólidas (en este caso la mesa y el ladrillo) la fricción seca se convierte en fricción fluida y se reduce la fuerza necesaria para mover el ladrillo.

Otro buen ejemplo de este proceso se puede ver en los cojines de bolas. Aquí, al poner pelotitas entre las dos partes de rotación mecánica de una máquina se genera fricción de rotación en vez de fricción cinética, de esta forma disminuye el coeficiente de fricción y se reduce el desgaste por rozamiento, por lo que se necesita menos energía para empezar y mantener el movimiento.

Estática

Un ladrillo en una mesa experimenta fricción estática cuando está en reposo.

Cinética

Al tirar del ladrillo la fricción estática se convierte en fricción cinética.

Peso la masa de un objeto juega un papel fundamental en la cantidad de fricción que se genera.

Fuerza

Cuanto mayor sea la fricción, más la fuerza hará falta para superarla.

1. Movimiento

La rueda de la bicicleta puede moverse si se le suministra la energía necesaria para sobrepasar el umbral de fricción estática y entrar en fricción de rotación.

2. Fuerza

Como la bicicleta es pesada y tiene ruedas de goma, su coeficiente de fricción es alto (el ratio de fuerza entre dos cuerpos y la presión que los une).

3. Fricción

Al frenar, se crea fricción cinética entre los cojines del freno y la parte externa de la rueda. Esto suma a la fricción cinética/de rotación que lleva la bicicleta a la resistencia y hace que disminuya la velocidad.

4. Deformación

Los cojines del freno, además de crear fricción cinética, también genera fricción interna en el neumático, ya que lo presionan y lo deforman a pequeña escala en todos los puntos de contacto.

5. Estasis

Cuando la rueda se detiene, la fricción cinética, de rotación y la resistencia desaparecen en gran medida, mientras que la fricción estática permanece entre la bicicleta y la carretera, así como