¿Qué es la fuerza de fricción?

Así como existen fuerzas de contacto y fuerzas a distancia, las cuales se caracterizan por poner a los cuerpos en movimiento, existe otro tipo de fuerza que se encarga de reducir la rapidez de un objeto en movimiento, incluso frenarlo hasta un valor cero: la fuerza de fricción o fuerza de rozamiento.

Y hoy intentaremos explicarte un poco sobre las características de esta fuerza y cómo a diario estamos sujetos a ella, aún en las cosas más simples. Veamos qué es la fuera de fricción, entonces.

Fuerza de fricción

La fuerza de fricción es realmente la oposición al movimiento de los cuerpos y se da en todos los medios conocidos (sólidos, líquidos y gaseosos). Atendiendo a que las superficie de los cuerpos en contacto no son idealmente lisas es imposible desaparecer esta fuerza, que en unos casos resulta necesaria reducir y en otros aumentar, ya que la fricción es una fuerza con sentido contrario a la fuerza aplicada.

De no ser por la existencia de esta fuerza, no podriamos detenernos una vez puestos en marcha: los vehículos no avanzarían, pues la fricción sirve de apoyo a las ruedas para impulsarse y en su ausencia solo girarían sin avanzar.

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Formulación

Debemos señalar que existe una fuerza de fricción estática (objetos en reposo) y fricción cinética (objetos en movimiento), cuyas fórmulas matemáticas son las siguientes:

fe=nN

En que fe es la fuerza de fricción estática, n es el coeficiente de fricción estática y N la fuerza normal que en el caso de superficie horizontal es el peso.

fc=hN

fc es la fuerza de fricción cinética, h coeficiente de fricción cinética y N la fuerza normal siempre para superficies en contacto. 

N = mg

Esta fuerza depende mucho de la naturaleza de los materiales en contacto, es decir que tan rugososos sean, pero también de la fuerza normal o peso de un cuerpo sobre otro en el cual descansa.

Cómo se produce la fuerza de fricción

La fricción estática se diferencia de la cinética por ser mayor que esta, ya que un cuerpo en reposo al recibir una fuerza de aplicación que va en ascenso desde un valor cero hasta un determinado valor, permanece en reposo solo hasta que la fuerza aplicada supera el valor máximo de la fricción estática. En ese momento, el cuerpo comienza a moverse y la fricción se denomina cinética.

Cuando el cuerpo está en movimiento, es posible reducir un poco la fuerza de aplicación y el movimiento se mantiene. Esto se debe a que vencida la fricción estática, las uniones microscópicas que mantenían soldadas las superficies en contacto se rompen.

Así, cuando una persona trata de mover horizontalmente un cajón pesado, al principio le cuesta sacarlo del reposo, pero una vez que lo pone en marcha, puede ver que facil es continuar moviéndolo con menor esfuerzo.

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Incremento de la fuerza de fricción

En el diseño de llantas para vehículos, es necesario que la superficie de contacto con la calzada (superficie de la carretera) sea rugosa para que el vehículo no resbale y pueda detenerse casi instantáneamente al frenar. Sucede lo mismo que con la suela de los zapatos, en muchos casos debe llevar mucho grabados para evitar resbalones, sobre todo cuando el piso es bastante liso.

Reducción de la fuerza de fricción

En el caso de patinaje, se hace necesario que la superficie del suelo esté hecha de hielo y el pie descanse sobre patines lisos de metal y delgados, lo que reduce la fricción y hace que el desplazamiento sea mayor. En la industria es muy utilizada la grasa y el aceite como lubricantes para reducir la fricción entre componentes y, con ella, las pérdidas de energía, lo que reduce los costos de la misma.

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Fricción en un medio líquido

La fricción es reducida en el diseño de los vehículos, mediante su forma geometrica y materiales a usar, ya sean submarinos, barcos y todo lo que se desplace en el agua. 

En el aire y el espacio

Dependiendo del diseño aerodinámico (su forma geometrica), los aviones reducen la fricción pero la velocidad es crucial y, a medida que esta aumenta, se incrementara el roce con el aire, lo que se puede observar cuando una vehiculo espacial, se incendia al entrar a la atmósfera terrestre. Incluso en el espacio aparentemente vacio hay fricción, las partículas cuánticas son testigo de ello.

Valores de los coeficientes de fricción[editar]

Coeficientes de rozamiento de algunas sustancias^{[cita requerida]}

Materiales en contacto
Articulaciones humanas	0,02	0,003
Acero // Hielo	0,028	0,09
Acero // Teflón	0,04	0,04
Teflón // Teflón	0,04	0,04
Hielo // Hielo	0,1	0,03
Esquí (encerado) // Nieve (0 °C)	0,1	0,05
Acero // Acero	0,15	0,09
Vidrio // Madera	0,25	0,2
Caucho // Cemento (húmedo)	0,3	0,25
Madera // Cuero	0,5	0,4
Caucho // Madera	0,7	0,6
Acero // Latón	0,5	0,4
Madera // Madera	0,7	0,4
Madera // Piedra	0,7	0,3
Vidrio // Vidrio	0,9	0,4
Caucho // Cemento (seco)	1	0,8
Cobre // Hierro (fundido)	1	0,3

En la tabla se listan los coeficientes de rozamiento de algunas sustancias donde

 Coeficiente de rozamiento estático,

 Coeficiente de rozamiento dinámico.

Los coeficientes de rozamiento, por ser relaciones entre dos fuerzas son magnitudes adimensionales.