Objetivos de aprendizaje
Al finalizar esta sección, vas a poder:
- Distinguir entre fricción estática y cinética.
- Calcular la fuerza de fricción usando el coeficiente correspondiente.
- Resolver problemas combinados de fuerzas con fricción.
¿Qué es la fricción?
La fricción ($\vec{F}_f$) es una fuerza que se opone al deslizamiento (o al intento de deslizamiento) de una superficie sobre otra.
Características:
- Es una fuerza de contacto y de reacción.
- Siempre es paralela a la interfaz entre las superficies.
- Opuesta al movimiento o al intento de movimiento.
Fricción estática vs. cinética
| Tipo | Cuándo actúa | Fórmula |
|---|---|---|
| Estática ($F_{f,s}$) | Objeto en reposo, con fuerza aplicada | $F_{f,s} \leq \mu_s F_N$ |
| Cinética ($F_{f,k}$) | Objeto en movimiento | $F_{f,k} = \mu_k F_N$ |
La ecuación de fricción estática es una desigualdad: cuando el objeto está en reposo, la fricción se iguala a la fuerza aplicada (no necesariamente al valor máximo $\mu_s F_N$). Recién cuando la fuerza aplicada supera ese máximo, el objeto comienza a moverse.
Siempre: $\mu_k < \mu_s$ — es más difícil arrancar que mantener el movimiento.
Coeficiente de fricción
El coeficiente de fricción ($\mu$) es un número adimensional que depende de los materiales en contacto:
$$\mu = \frac{F_f}{F_N}$$Gráfico fuerza aplicada vs. fricción
📷 Imagen: gráfico de fuerza aplicada vs. fuerza de fricción mostrando fricción estática y cinética — Bigler pág. 339 (capturar)
Mientras el objeto está en reposo, la fricción es igual a la fuerza aplicada (pendiente 1). Cuando la fuerza supera el máximo estático, el objeto arranca y la fricción cae al valor cinético (constante).
Pasos para resolver problemas con fricción
- Calculá el peso: $F_g = mg$
- Calculá la fuerza normal: si la superficie es horizontal, $F_N = F_g$
- Determiná si la fricción es estática (objeto quieto) o cinética (objeto en movimiento)
- Calculá: $F_f = \mu F_N$ (con el $\mu$ correspondiente)
- Determiná la fuerza neta: $F_{neta} = F_{aplicada} + F_f$ (cuidado con los signos)
Ejemplo resuelto (Bigler)
Una persona empuja una caja de 40 kg a velocidad constante. El coeficiente de fricción cinética es $\mu_k = 0{,}35$. ¿Cuánta fuerza aplica?
Como la velocidad es constante, $F_{neta} = 0$, por lo que la fuerza aplicada es exactamente igual a la fricción:
$$F_N = F_g = mg = 40 \times 10 = 400\ \text{N}$$$$F_f = \mu_k F_N = 0{,}35 \times 400 = 140\ \text{N}$$La persona aplica $140\ \text{N}$.
Para pensar
- ¿Por qué los neumáticos de un auto que frena sin bloquearse recorren menos distancia que uno que patinan?
- ¿Puede la fricción ser mayor que la fuerza aplicada? ¿Cuándo?
- ¿Por qué la fricción cinética es siempre menor que la fricción estática máxima?
Adaptado de Jeff Bigler — Physics 1: Mechanics in Plain English, licencia CC BY-NC-SA 4.0. Traducción y adaptación: Prof. Ing. Luciano Lamaita, 2026.