César Moquillaza Mendoza
Fuerza de roce o de rozamiento
Las fuerzas de roce son fuerzas producidas entre cuerpos en contacto, y que por su naturaleza oponen resistencia a cualquier tipo de movimiento de uno respecto al otro.
El roce entre dos superficies en contacto ha sido aprovechado por nuestros antepasados más remotos para hacer fuego frotando maderas.
Históricamente, el estudio del roce comienza con Leonardo da Vinci quien dedujo las leyes que gobiernan el movimiento de un bloque rectangular que se desliza sobre una superficie plana. Sin embargo, este estudio pasó desapercibido.
La causa de la existencia de esta fuerza es la siguiente: las superficies de los cuerpos, incluso las de los aparentemente lisos, no son lisas; presentan una serie de asperezas que, al apoyar un cuerpo sobre otro, encajan entre sí, oponiendo una resistencia, lo que obliga a la aplicación de una fuerza adicional a la del movimiento para conseguir vencer dicha resistencia.
Por lo tanto, la fuerza efectiva que hará que un objeto se mueva será:
F efectiva = F aplicada + F roce
.
Es importante aclarar, para evitar cualquier confusión, que lo que se suma como F roce no es la fuerza de roce misma (la que es de sentido contrario al desplazamiento del objeto), sino una fuerza equivalente para lograr vencer la resistencia que la fuerza de roce estática ejerce sobre dicho objeto.
El roce es independiente de la velocidad y del valor de la superficie de los cuerpos en contacto. Esta fuerza depende de la naturaleza de los cuerpos en contacto y del grado de pulimento de sus superficies. Es proporcional a la fuerza que actúa sobre el móvil perpendicularmente al plano de movimiento. A ésta última se la denomina fuerza normal (N) .
El área real de contacto aumenta cuando aumenta la presión (la fuerza normal) ya que las rugosidades o asperezas se deforman.
Habiendo dos superficies en contacto, un objeto cualquiera sobre el suelo, por ejemplo, siempre habrá fuerza de roce. Esta fuerza de roce se subdivide en tres tipos:
1.- Fuerza de roce estática : Es la que se opone a que un objeto inicie un deslizamiento. Depende de la "rugosidad" que hay entre las superficie de contacto entre el objeto y el lugar donde se va a mover. A mayor rugosidad mayor es la fuerza de roce estática, y mayor será el esfuerzo necesario para empezar a mover algo.
2.- Fuerza de roce cinética : Es la que se opone al movimiento de un objeto que ya está en movimiento. Depende, también, de la "rugosidad" que hay entre las superficies de contacto entre el objeto y el lugar donde se está moviendo. A mayor rugosidad mayor es la fuerza de roce cinética, y mayor será el esfuerzo necesario para mantener el movimiento del objeto. Esta fuerza de roce se manifiesta cuando hay movimiento de deslizamiento entre dos superficies.
3.- Fuerza de roce con el aire (fluido en general): Es la que se opone al movimiento de un objeto que está en movimiento en el aire (fluido). Depende de dos factores; la velocidad del objeto y la forma aerodinámica del objeto.
Coeficiente de roce
El concepto de rugosidad que se menciona más arriba es interesante describirlo con más precisión.
Pensemos en la superficie más lisa que se nos ocurra. Según las experiencias personales la respuesta puede variar desde una cerámica o una baldosa encerada o un trozo de hielo. Una superficie áspera puede ser el cemento, una lija, un rallador o una pared.
En realidad, en estricto rigor, decir que una superficie es lisa o áspera es algo relativo, obedece a una comparación.
Escojamos una superficie lisa. Al tacto puede que se sienta muy lisa, pero vista con una lupa aquello que nos parece liso al tacto pasa a ser “rugoso” a la vista.
Ahora se puede apreciar que cuando una superficie se desliza por sobre otra, o viceversa, para que se produzca el deslizamiento hay dificultades para el desplazamiento, esa dificultad es la que denominamos “rugosidad” y la rugosidad entre dos superficies en contacto se mide por el “coeficiente de roce”.
Fr=u*N (Formula)
