29. CONCEPTO DE FUERZA DE ROZAMIENTO O DE FRICCIÓN
Curso de Física para el grado 4° de Educación Secundaria Obligatoria (ESO) en España.
Clase No. 29: Concepto de Fuerza de Rozamiento o de Fricción.
Tema: Las Fuerzas provocan Movimientos.
Video producido por Julioprofe en asociación con el proyecto educativo CIBERMATEX (http://cibermatex.net).
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 Vamos a ver la teoría de lo que se conoce como fuerza de rozamiento o de fricción y que vamos a llamar FR. Esa va a ser la forma de denotar la fuerza de rozamiento o fricción. Vamos a explicarlo de la siguiente manera. Supongamos un bloque que está colocado sobre una superficie horizontal. El bloque tiene masa M, por lo tanto tendrá peso. Recordemos que el peso se dibuja como un vector dirigido hacia abajo. Este es el peso que se obtiene multiplicando la masa por la gravedad. Tendremos también la fuerza normal, en este caso como una fuerza dirigida hacia arriba, la fuerza que es perpendicular a la superficie de contacto. Y vamos a suponer que este bloque está sometido a la acción de una fuerza suficientemente grande como para ponerlo en movimiento. Entonces esta fuerza F empieza a tirar el bloque provocando en él un movimiento hacia la derecha, es decir, provocando una aceleración. Pero entre dos superficies existe siempre una serie de imperfecciones, una rugosidad, algo que hace que se dificulte dicho movimiento. Entonces esas imperfecciones que existen, por ejemplo entre el bloque y la superficie, vamos a representarlas como si hiciéramos un acercamiento con microscopio de la siguiente manera. Esa será la parte superior de la superficie y esto será la parte inferior del bloque. Entonces lo que apreciaríamos a nivel microscópico sería una serie de rugosidades de imperfecciones que hace que cuando el bloque se mueva sobre la superficie, entonces haya una dificultad al movimiento, una resistencia a que el movimiento se realice de manera libre. Entonces esa dificultad es lo que se convierte en fuerza de rozamiento o fricción. Es una fuerza que se dibuja contraria a la dirección del movimiento y esta va a ser la clave en los problemas de este tema. Siempre la fuerza de rozamiento se dibuja como un vector con sentido contrario al que tiene el movimiento, siempre opuesta al movimiento que presenta el bloque. Esta fricción, estas rugosidades que se presentan entre las dos superficies se cuantifican a través de un símbolo, una letra griega que se llama mu o que a veces se pronuncia también como nu y que quiere decir el coeficiente de rozamiento o fricción que existe entre dos superficies como estas. Este valor lo que hace es cuantificar la rugosidad o fricción existente entre dos superficies. Estos valores de coeficiente de fricción han sido determinados en pruebas de laboratorio y se encuentran en los textos de física. Encontramos por ejemplo la fricción existente entre caucho y concreto o por ejemplo entre madera y acero o entre madera y hielo. En fin, siempre entre un par de superficies se han determinado en pruebas de laboratorio este valor del coeficiente de rozamiento o fricción que además tiene una característica muy importante, es una cantidad adimensional, significa que no tiene unidades. Por ejemplo un coeficiente de rozamiento de 0.3 solo no lleva ninguna unidad al lado sin nada de metros o segundos, nada de eso, siempre el numerito totalmente solo por eso decimos que es adimensional. En cuanto a este coeficiente de rozamiento debemos hacer una distinción, existen dos clases de coeficiente de rozamiento que son coeficiente de rozamiento estático y coeficiente de rozamiento cinético. El estático también lo vamos a encontrar en textos de física como NU SUB S y el cinético lo vamos a encontrar como NU SUB K. Cuando actúa uno y cuando actúa el otro. El estático actúa cuando el cuerpo aún se encuentra quieto, cuando aún está estático. Y vamos a explicarlo de la siguiente manera, supongamos un bloque sobre una superficie y aquí tenemos un insecto, por ejemplo una hormiga, tratando de empujar el bloque. Entonces la fuerza que hace la hormiga no es lo suficientemente grande como para mover el bloque, entonces en ese caso entre el bloque y la superficie está actuando el coeficiente de rozamiento estático. Es como si el bloque tuviera uñas y se encontraba agarrado a la superficie, de tal forma que ante la acción de una fuerza pequeña el bloque no va a presentar ningún movimiento, va a estar estático tal como se encuentra originalmente. Si por ejemplo ya no es una hormiga la que empuja el bloque, sino que tenemos la acción de una fuerza más grande, por ejemplo una fuerza ejercida por una persona hacia la derecha provocando un movimiento en el bloque, una aceleración, entonces ya decimos que actúa el coeficiente de rozamiento cinético. Es decir desaparece el coeficiente de rozamiento estático, pero empieza a actuar el coeficiente de rozamiento cinético. En cuanto a los números, siempre vamos a encontrar que el coeficiente de rozamiento estático será mayor que el coeficiente de rozamiento cinético. Por ejemplo vamos a encontrar que un coeficiente de rozamiento estático puede tener un valor de 0.3, mientras que el coeficiente de rozamiento cinético puede ser de 0.2. Esto porque sucede, porque al comienzo cuando aún el bloque está en reposo, como decía se encuentra agarrado a la superficie, entonces el valor es alto, pero apenas logra vencerse ese estado de quietud, de reposo, entonces digamos que se suaviza un poco la rugosidad existente entre las dos superficies, logran ceder un poco, por lo tanto el coeficiente de rozamiento cinético baja en cuanto a su valor numérico, entonces por eso siempre vamos a encontrar que este valor de coeficiente de rozamiento cinético va a ser numericamente menor que el estático. Para qué nos sirve este coeficiente de rozamiento? Nos sirve para conocer el valor de la fuerza de rozamiento. La fuerza de rozamiento se determina a través de la siguiente expresión, es coeficiente de rozamiento multiplicado por la fuerza normal. Entonces si estamos trabajando con el coeficiente de rozamiento estático hablaremos de fuerza de rozamiento estática en el caso de un cuerpo que se encuentre estático en reposo, y hablaremos de fuerza de rozamiento cinética si trabajamos con el coeficiente de rozamiento cinético en el caso de un cuerpo que presente movimiento. Como veíamos el coeficiente de rozamiento es algo adimensional, algo adimensional multiplicado por algo que está en newtons como el caso de la fuerza normal, que normalmente se da en newtons nos da newtons, nos da el valor de la fuerza de rozamiento en newtons en las unidades correspondientes a una fuerza. Entonces resumiendo la fuerza de rozamiento es una fuerza de gran importancia que está presente en todas las situaciones de la naturaleza porque por más lisas o pulidas que parezcan dos superficies siempre va a existir un rozamiento entre ellas. La ausencia de rozamiento es algo que prácticamente no se da en la naturaleza, tendría que existir una especie de colchón de aire, algo que prácticamente elimine el contacto y la largosidad presente entre dos superficies para decir que no hay fricción. Y como decía la fuerza de fricción, la clave está en dibujarla siempre contraria a la dirección del movimiento del cuerpo, esto lo veremos más adelante en los problemas de aplicación.
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