Fricción Estática

Las fuerzas de fricción estáticas que se produce por la interacción entre las irregularidades de las dos superficies se incrementará para evitar cualquier movimiento relativo hasta un límite donde ya empieza el movimiento. Ese umbral del movimiento, está caracterizado por el coeficiente de fricción estática. El coeficiente de fricción estática, es tipicamente mayor que el coeficiente de fricción cinética.

No se puede caracterizar de manera simple la distinción entre los coeficientes estático y cinético de fricción, se trata de un aspecto del "mundo real", la experiencia común de un fenómeno. La diferencia entre los coeficientes estáticos y cinéticos obtenidos en los experimentos simples, como bloques de madera deslizándose sobre pendientes de madera, sigue más o menos el modelo representado en la curva de fricción que se ilustra arriba, de donde se ha extraido. Esta diferencia puede surgir de las irregularidades, contaminantes de las superficies, etc., que desafían una descripción precisa. Cuando estos experimentos se llevan a cabo con bloques de metal suave, que se limpian cuidadosamente, la diferencia entre los coeficientes estático y cinético tiende a desaparecer. Cuando en una determinada combinación de superficies, se citan coeficientes de fricción, generalmente está referido al coeficiente de fricción cinética, por ser el número más fiable.

Fricción Cinética

Curva de Fricción

La resistencia de fricción estática coincidirá con la fuerza aplicada hasta el inicio del movimiento. Luego, la resistencia de fricción cinética permanece casi constante. Este gráfico, ilustra el modelo estándar de fricción.

El gráfico de arriba, pese a constituir un punto de vista simplista de la fricción, coincide bastante bien, con los resultados de experimentos sencillos con bloques de madera en una rampa de madera. El procedimiento experimental descrito abajo, iguala la componente del peso a lo largo del plano inclinado con el coeficiente de fricción multiplicado por la fuerza normal, producida por el peso sobre la rampa.

Habiendo tenido un gran número de estudiantes realizando esta experiencia, puedo informar que el coeficiente de fricción estática que se obtiene, es casi siempre mayor que el coeficiente de fricción cinética. Los resultados típicos para las maderas que he utilizado son de 0,4 para el coeficiente estático y 0,3 para el coeficiente cinético.

Cuando se utilizan superficies cuidadosamente estandarizadas para medir los coeficientes de fricción, la diferencia entre los coeficientes estático y cinético tiende a desaparecer, lo que indica que la diferencia puede tener que ver con superficies irregulares, las impurezas, u otros factores que de manera frustrante, no se pueden reproducir. Para citar una visión contraria al modelo de fricción de arriba:
"Muchas personas creen que la fricción que hay que superar para conseguir que algo se mueva (fricción estática) es superior a la fuerza requerida para mantenerlo deslizándose (fricción por deslizamiento), pero con los metales en seco es muy difícil mostrar alguna diferencia. La opinión surge probablemente, de experiencias donde están presentes pequeñas cantidades de aceite o lubricante, o donde los bloques, por ejemplo están soportados por muelles u otros soportes flexibles que parecen estar unidos." R. P. Feynman, R. P. Leighton, and M. Sands, The Feynman Lectures on Physics, Vol. I, p. 12-5, Addison-Wesley, 1964.

Fricción por Rodamiento

Una rueda de rodadura requiere una cierta cantidad de fricción para que el punto de contacto de la rueda con la superficie no se deslice. La cantidad de tracción que se puede obtener de un neumático de automóvil, está determinada por el coeficiente de fricción estática entre el neumático y la calzada. Si la rueda se bloquea y desliza, la fuerza de fricción está determinado por el coeficiente de fricción cinética, y es por lo general mucho menor.

Suponiendo que una rueda está rodando sin deslizar, la fricción de la superficie no la hace trabajar en contra del movimiento de la rueda y por tanto, no se pierde energía en ese punto. Sin embargo, hay una cierta pérdida de energía y una cierta desaceleración por la fricción en una rueda real, a esto se le refiere a veces como fricción por rodadura. Es en parte fricción en el eje, y puede deberse en parte a la flexión de la rueda la cual disipará un poco de energía. Se han reportado cifras de 0,02 a 0,06 como coeficientes efectivo de fricción por rodadura para neumáticos de automóviles, en comparación con alrededor de 0,8 para un coeficiente de fricción estático máximo entre el neumático y la carretera.