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Fuerza de Rozamiento

La fuerza de rozamiento (o fuerza de fricción) es la fuerza que aparece por el contacto entre dos cuerpos.

Normalmente parece que el fenómeno del rozamiento produzca efectos negativos. Pero no siempre es así, ni mucho menos.

Sin el rozamiento no podríamos frenar los automóviles con las pastillas de freno, los discos de embrague no permitirían transmitir el movimiento a las ruedas, los trenes no podrían moverse sobre las vías, no podríamos andar y, entre muchísimas acciones cotidianas más, no podríamos encender una cerilla (o cerillo).

Rozamiento (o fricción)

Aquí se ve una aplicación práctica de las Leyes de Newton, en concreto, de la Segunda Ley de Newton, según la cual, la resultante de las fuerzas que actúan sobre una masa producen una aceleración proporcional a dicha resultante.

Cuando dos cuerpos están en contacto, existen, normalmente a nivel microscópico, unas alteraciones, unas rugosidades que se oponen a que un cuerpo se deslice sobre el otro.

Veamos la siguiente figura, donde un cuerpo de un cierto material de masa m descansa sobre una superficie horizontal, también de determinado material. Según la Tercera Ley de Newton, a la fuerza que ejerce m sobre la superficie se le opone otra igual y de sentido contrario, a la que llamaremos fuerza normal, es decir F_N = –mg.

Puede ocurrir que se aplique a m una determinada fuerza en la dirección del plano F, o bien que inclinemos la superficie de apoyo un cierto ángulo α y, en los dos casos, el cuerpo no se mueva, que siga en reposo. Esto es debido a que hay una fuerza de rozamiento estático ocasionada por las características del contacto entre los dos materiales a las que se han aludido antes (a la que llamaremos F_re) que impide el movimiento.

Esta fuerza de rozamiento estático es directamente proporcional a la fuerza normal.

Coeficiente de rozamiento estático

En el primer caso, el del plano horizontal, hay una fuerza, a la que llamaremos F_emáx tal que si la aumentásemos mínimamente, el cuerpo de masa m comenzaría a moverse.

En el segundo caso, al aumentar la inclinación del plano, llegaríamos a un ángulo θ tal que si lo aumentásemos también mínima-mente, el cuerpo comenzaría a desplazarse. La componente del peso en la dirección del plano también la llamamos F_emáx y su valor es mg · sen θ.

Se ha alcanzado el llamado ángulo crítico o ángulo de rozamiento.

Como hemos dicho antes, la fuerza de rozamiento estático es directamente proporcional a la fuerza normal.

A esta proporcionalidad, al coeficiente que relaciona las dos magnitudes le llamaremos coeficiente de rozamiento estático que tendrá el símbolo: μ_e.

El coeficiente de rozamiento estático, o μ_e será la tangente del ángulo crítico θ.

Fuerza Normal

La fuerza normal es aquella que ejerce una superficie como reacción a un cuerpo que ejerce una fuerza sobre ella.

Si la superficie es horizontal y no hay otra fuerza actuando que la modifique (como por ejemplo la tensión de una cuerda hacia arriba), la fuerza normal es igual al peso pero en sentido contrario. En este caso una fuerza horizontal empujando el cuerpo no modifica la normal.

En un plano inclinado la normal es una proyección del peso.

Generalizando, la fuerza normal es una fuerza de reacción de la superficie en sentido contrario a la fuerza ejercida sobre la misma.



La fuerza normal no es un par de reacción del peso, sino una reacción de la superficie a la fuerza que un cuerpo ejerce sobre ella. Recordemos además que los pares de acción y reacción se encuentran aplicados en cuerpos diferentes.

Fuerzas Mecánicas Especiales

Las fuerzas mecánicas especiales, son fuerzas que por la forma en que actúan sobre otros cuerpos, presentan características diversas y se hace necesario diferenciarlas por su efecto, diagrama y sentido. Entre estas fuerzas encontramos las siguientes:

PESO DE UN CUERPO

El peso de un cuerpo es la fuerza que ejerce la tierra sobre los objetos, seres de la naturaleza que se encuentran en su superficie debido a la atracción gravitacional. Se representa con la letra griega (ω) y se calcula con la expresión ω = mg.

FUERZA DE NORMAL
Es la fuerza ejercida por una superficie sobre los cuerpos que se encuentra apoyados en ella. Se representa con la letra griega (N).

FUERZA DE TENSIÓNEs la fuerza que ejerce una cuerda, considerada de masa despreciable e inextensible, sobre un cuerpo que está ligado a ella. Se representa con la letra (T).