Cómo afecta la superficie a la fuerza de fricción

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Por Steven Holzner

La fuerza de fricción proviene de las características superficiales de los materiales que entran en contacto. ¿Cómo predice la física esas características teóricamente? No lo hace. El conocimiento detallado de las superficies que entran en contacto es algo que las personas tienen que medir por sí mismas (o pueden revisar una tabla de información después de que otra persona haya hecho todo el trabajo).

Lo que se mide es cómo la fuerza normal (una fuerza perpendicular a la superficie sobre la que se desliza un objeto) se relaciona con la fuerza de fricción. Resulta que en un buen grado de precisión, las dos fuerzas son proporcionales, y se puede utilizar una constante,

para relacionar los dos:

Usualmente, ves esta ecuación escrita en los siguientes términos:

Esta ecuación te dice que cuando tienes la fuerza normal, FN, todo lo que tienes que hacer es multiplicarla por una constante para obtener la fuerza de fricción, FF. Esta constante,

se llama coeficiente de fricción, y es algo que se mide por el contacto entre dos superficies en particular. (Nota: Los coeficientes son simplemente números; no tienen unidades.)

Aquí hay un par de cosas para recordar:

  • La ecuación
  • relaciona la magnitud de la fuerza de fricción con la magnitud de la fuerza normal. La fuerza normal siempre se dirige perpendicularmente a la superficie, y la fuerza de fricción siempre se dirige paralelamente a la superficie. FFy FN son siempre perpendiculares entre sí.
  • La fuerza debida a la fricción es generalmente independiente del área de contacto entre las dos superficies. Esto significa que incluso si usted tiene dos objetos pesados de la misma masa, donde uno es la mitad de largo y el doble de alto que el otro, todavía experimentan la misma fuerza de fricción cuando los arrastra sobre el suelo. Esto tiene sentido, porque si el área de contacto se duplica, usted puede pensar que debería tener el doble de fricción. Pero cuando se duplica la longitud de un objeto, se reduce a la mitad la fuerza en cada centímetro cuadrado, porque hay menos peso por encima de él para empujar hacia abajo. Nótese que esta relación se rompe cuando la superficie es demasiado pequeña, desde entonces el coeficiente de fricción aumenta porque el objeto puede comenzar a excavar en la superficie.

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