Fuerzas de FriccinSe define como fuerza de rozamiento o fuerza de friccin, a la fuerza entre dos superficies en contacto, a aquella que se opone al movimiento relativo entre ambas superficies de contacto (fuerza de friccin dinmica) o a la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento (fuerza de friccin esttica). Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscpicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza perpendicular R entre ambas superficies no lo sea perfectamente, sino que forme un ngulo con la normal N (el ngulo de rozamiento). Por tanto, la fuerza resultante se compone de la fuerza normal N (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento F, paralela a las superficies en contacto.Siempre que un objeto se mueve sobre una superficie o en un medio viscoso, hay una resistencia al movimiento debido a la interaccin del objeto con sus alrededores. Dicha resistencia recibe el nombre de fuerza de friccin.Las fuerzas de friccin son importantes en la vida cotidiana. Nos permiten caminar y correr. Toda fuerza de friccin se opone a la direccin del movimiento relativo.Empricamente se ha establecido que la fuerza de friccin cintica es proporcional a la fuerza normal N, siendo k la constante de proporcionalidad, esto es, f =N.

Para ilustrar las fuerzas de friccin, suponga que intenta mover un pesado mueble sobre el piso. Ud. empuja cada vez con ms fuerza hasta que el mueble parece "liberarse" para en seguida moverse con relativa facilidad.Llamemos f a la fuerza de friccin, F a la fuerza que se aplica al mueble, mg a su peso y N a la fuerza normal (que el piso ejerce sobre el mueble).

La relacin entre la fuerza F que se aplica y la fuerza de friccin puede representarse mediante el siguiente grfico:

Aumentemos desde cero la fuerza F aplicada. Mientras sta se mantenga menor que cierto valorN, cuyo significado se explica ms abajo, el pesado mueble no se mueve y la fuerza de roce entre las patas del mueble y el piso es exactamente igual a la fuerza F aplicada. Estamos en la denominada "zona esttica", en que f = F. Si continuamos aumentando la fuerza F alcanzaremos la situacin en que f =N, la mxima fuerza de friccin esttica y el mueble parecer "liberarse" empezando a moverse, pero esta vez con una fuerza de friccin llamada cintica y cuya relacin con la fuerza normal esfk =N (zona cintica)Dondees el coeficiente de roce cintico, que debe distinguirse del coeficiente de roce esttico, mencionado ms arriba.Se obtiene encontrando el cociente entre la mxima fuerza de roce (condicin a punto de resbalar) y la fuerza normal. De ah queN nos entrega el valor mximo de la fuerza de roce esttico.El coeficiente de roce esttico es siempre mayor que el coeficiente de roce cintico. Los coeficientes de friccin esttico y cintico para madera sobre madera, hielo sobre hielo, metal sobre metal (lubricado), hule sobre concreto seco, y las articulaciones humanas, estn aqu descritos para esas determinadas superficies:

Ejemplo. Una caja de 10 kg descansa sobre un piso horizontal. El coeficiente de friccin esttico es= 0.4, y el de friccin cintica es=0.3. Calcule la fuerza de friccin f que obra sobre la caja si se ejerce una fuerza horizontal externa F cuya magnitud es a) 10 N, b) 38N, c) 40 N.

SOLUCION:

El diagrama de cuerpo libre o de cuerpo aislado es:

Como N - mg = 0N = mg = 98 N1. La fuerza de friccin esttica se opone a cualquier fuerza aplicada, hasta llegar a un mximoN = (0.4)(98N) = 39.2 N. Como la fuerza aplicada es F = 10 N, la caja no se mover y f = F = 10 N.2. Todava la fuerza de 38 N no supera los 39.2 N, la fuerza de friccin habr aumentado a 38 N, f = 38N.3. Una fuerza de 40 N har que la caja comience a moverse, porque es mayor que la fuerza mxima de friccin esttica, 39.2 N. En adelante se tiene friccin cintica, en lugar de friccin esttica y la magnitud de la friccin cintica esN = 0.3(98N) = 29 N. Si la fuerza aplicada contina siendo F = 40 N, la aceleracin que experimentar la caja ser (40N - 29N)/10kg = 1.1 m/s2Cuando hablamos de friccin no podemos olvidarnos de hablar sobre la correa de transmisin la cual es un tipo de transmisin mecnica basado en la unin de dos o ms ruedas, sujetas a un movimiento de rotacin, por medio de una cinta o correa continua, la cual abraza a las ruedas ejerciendo fuerza de friccin suministrndoles energa desde la rueda motriz.Es importante destacar que las correas de trasmisin basan su funcionamiento fundamentalmente en las fuerzas de friccin, esto las diferencia de otros medios de flexibles de transmisin mecnica, como lo son las cadenas de transmisin y las correas dentadas las cuales se basan en la interferencia mecnica entre los distintos elementos de la transmisin.Las correas de transmisin son generalmente hechas de goma, y se pueden clasificar en dos tipos: planas y trapezoidales.

GeneralidadesLas caractersticas ms importantes de las correas de trasmisin se obtienen a partir un balance de fuerzas en su paso por la poleas, ya que en este paso son mayores las solicitacin de la correa. Las fuerzas que actan sobre la correa en este paso son:

Fuerzas de friccinFuerzas centrfugaLa tensin bajo la cual se encuentra la correaLa fuerza normal de contacto que ejerce la polea sobre la correaSi analizamos un elemento diferencial de la correa, en su paso por una polea obtendremos las siguientes sumas de fuerzas:

Fuerzas en el eje horizontal:

Fuerzas en el eje vertical: