5.1 Coeficiente de rozamiento
El valor de la fuerza de rozamiento depende del valor de la fuerza normal que la superficie ejerce sobre el cuerpo; si la superficie es horizontal tiene una magnitud igual al peso del objeto (ya verás en Bachillerato que si el plano está inclinado la normal es menor que el peso).
Observa los dos vídeos siguientes: en el de la izquierda, al tirar del dinamómetro el objeto se pone en movimiento cuando la fuerza con la que se tira es igual a la fuerza de rozamiento estático (de 0,8 N), mientras que para mantenerlo en movimiento es suficiente con una fuerza de 0,4 N.
En el vídeo de la derecha hay dos objetos iguales uno encima del otro. Observa que las fuerzas implicadas son aproximadamente el doble que antes en cada caso.
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Como solamente vas a trabajar con planos horizontales, la relación entre la fuerza de rozamiento y la normal es una relación constante que se llama coeficiente de rozamiento μ, de forma que R=µmg.
Si las superficies en contacto rozan mucho, el coeficiente de rozamiento es grande, siendo habituales valores de 0,5-0,8. Si no rozan, desaparece la fuerza de rozamiento.
Fíjate en el coche de la simulación siguiente y en los valores de la fuerza que ejerce el motor y de la fuerza de rozamiento. Ten presente que el coche no se pone en marcha hasta que la fuerza motriz es mayor que la de rozamiento estático máxima, igual que sucede con el taco de rozamiento del vídeo.
Dinámica del rozamiento
El principio fundamental de la dinámica se aplica teniendo en cuenta la fuerza motriz F y la fuerza de rozamiento, μmg, que se opone al movimiento:
F - μmg = ma
Determinando coeficientes de rozamiento
Utiliza el simulador siguiente para determinar los coeficientes de rozamiento estático y dinámico en los casos que se proponen.
La normal y el rozamiento
Para que haya rozamiento entre dos superficies deben estar comprimidas. En el caso de planos horizontales, la existencia de la normal (la reacción del plano de apoyo al peso del cuerpo que está sobre él) provoca que haya rozamiento: si no hay normal (fuerza perpendicular entre las superficies en contacto), no hay rozamiento.
Aerodinámica
Ya has visto que el rozamiento del aire es muy apreciable: la bola y la hoja de papel, el martillo y la pluma, etc. Resulta especialmente importante en el movimiento de los automóviles, de forma que el consumo de combustible crece muy deprisa al aumentar la velocidad. Por esa razón se indica el consumo a 90 km/h, ya que a 120 km/h puede incrementarse en un 20 %.
Para reducir este efecto los coches y camiones se construyen de manera que presenten la menor resistencia contra el aire; se dice que tienen coeficientes aerodinámicos pequeños, y por eso su parte delantera tiene forma de cuña. Además, los camiones suelen tener deflectores aerodinámicos entre la cabina y la caja de carga.