EXPRESIÓN OPERATIVA DE LA FUERZA DE ROZAMIENTO AL DESLIZAMIENTO Y POR RODADURA


 

Teniendo en cuenta las leyes establecidas históricamente sobre el rozamiento y nuestras propias experiencias, es lógico plantear que la fuerza global de rozamiento al deslizamiento debería depender de la intensidad de contacto entre el objeto y la superficie (es decir, de la fuerza normal que ejerce el plano sobre el objeto) y de las propiedades de las superficies en contacto (la superficie de apoyo y la del propio objeto) Ya hemos visto que estas propiedades de las superficies son muy difíciles de concretar de forma operativa, por lo que las resumimos mediante un coeficiente μ. Teniendo eso en cuenta, formulamos, a modo de hipótesis, las siguientes leyes del rozamiento al deslizamiento:

1) La fuerza de rozamiento al deslizamiento es proporcional a la fuerza de interacción normal entre la superficie y el objeto.

2) La fuerza de rozamiento al deslizamiento es proporcional al coeficiente.

Es decir:    fr = m N

 

Cuando los objetos ruedan en lugar de deslizar la fuerza global de rozamiento es menor y se habla de rozamiento por rodadura. La superficie de contacto de un cuerpo rodante (un coche, un carrito, una pelota,..) es mucho más pequeña y no se arrastra sobre la otra superficie, sino que únicamente se apoya en ella durante un breve instante.

A pesar de estas diferencias con el rozamiento por deslizamiento, cabe plantear, a modo de hipótesis, una expresión teórica de la fuerza de rozamiento por rodadura similar a la de la fuerza de rozamiento por deslizamiento, si bien, cambiando el coeficiente μ (deslizamiento) por otro coeficiente menor, que llamamos r (rodadura). Escribimos:

fr = r N

La diferencia entre los valores de μ y de r explica por qué para detener un vehículo, se bloquean las ruedas (al pisar el pedal de freno) Así, el vehículo se detiene mucho antes de cuando lo haría si, simplemente, dejáramos de pisar el acelerador.

 

Finalmente, conviene tener en cuenta que la fuerza de rozamiento no se relaciona con variaciones de ningún tipo de energía potencial, es decir, no es una fuerza conservativa. Tal como se explica en este documento, para aplicar las relaciones entre trabajo y energía al estudio del movimientos con intervención de rozamientos, se han de aceptar algunas simplificaciones (por ejemplo, considerar despreciable el calentamiento del objeto) y considerar un trabajo exterior al sistema realizado por la fuerza de rozamiento (una fuerza global que englobaría todos los rozamientos).