En este post se explica qué es el coeficiente de fricción dinámico (o coeficiente de rozamiento dinámico) en física y cómo se calcula. Además, encontrarás un ejemplo resuelto del cálculo del coeficiente de fricción dinámico para entender mejor el concepto.
Índice
¿Qué es el coeficiente de fricción dinámico?
El coeficiente de fricción dinámico, o coeficiente de rozamiento dinámico, es un coeficiente que indica la fricción entre las superficies de dos cuerpos cuando uno se desliza sobre el otro.
El coeficiente de fricción dinámico es un coeficiente adimensional, lo que significa que no tiene unidades.
Además, el coeficiente de fricción dinámico se suele representar mediante el símbolo μd.
Cómo calcular el coeficiente de fricción dinámico
El coeficiente de fricción dinámico es igual a la relación entre la fuerza de fricción (o fuerza de rozamiento) dinámica y la fuerza normal. Por lo tanto, el coeficiente de fricción dinámico se calcula dividiendo la fuerza de fricción dinámica por la fuerza normal.
En definitiva, la fórmula del coeficiente de fricción dinámico es:
Donde:
es el coeficiente de fricción dinámico, que no tiene unidades.
es la fuerza de fricción o rozamiento dinámica, expresada en newtons.
es la fuerza normal, expresada en newtons.
Ejercicio resuelto del coeficiente de fricción dinámico
Ahora que ya sabemos la definición de coeficiente de fricción dinámico y cuál es su fórmula, a continuación tienes un ejercicio resuelto sobre este tema.
- Colocamos un cuerpo de masa m=6 kg encima de un plano inclinado 45º. Si el cuerpo se desliza por el plano inclinado con una aceleración de 4 m/s2, ¿cuál es el coeficiente de fricción dinámico entre la superficie del plano inclinado y la del cuerpo? Datos: g=10 m/s2.
Lo primero que debemos hacer para resolver cualquier problema de física sobre dinámica es dibujar el diagrama de cuerpo libre. Así pues, todas las fuerzas que actúan en el sistema son las siguientes:
En la dirección del eje 1 (paralelo al plano inclinado) el cuerpo tiene una aceleración, en cambio, en la dirección del eje 2 (perpendicular al plano inclinado) el cuerpo está en reposo. A partir de esta información, planteamos las ecuaciones de las fuerzas del sistema:
Así pues, podemos calcular la fuerza normal de la segunda ecuación:
![\begin{array}{l}N=P_2\\[3ex]N=m\cdot g\cdot \text{cos}(\alpha) \\[3ex] N=6 \cdot 10 \cdot \text{cos}(45º)\\[3ex]N=42,43 \ N\end{array}](https://www.ingenierizando.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b1192d1e3c67048c4dbbd1af84fcd7f8_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Por otro lado, calculamos el valor de la fuerza de rozamiento (o fuerza de fricción) de la primera ecuación planteada:
![\begin{array}{l}P_1-F_R=m\cdot a\\[3ex]F_R=P_1-m\cdot a\\[3ex]F_R=m\cdot g\cdot \text{sen}(\alpha)-m\cdot a\\[3ex]F_R=6\cdot 10\cdot \text{sen}(45º)-6\cdot 4\\[3ex]F_R=18,43 \ N\end{array}](https://www.ingenierizando.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-49e528fdb630752bc737242edf92252e_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Y una vez ya conocemos el valor de la fuerza normal y de la fuerza de rozamiento, podemos determinar el coeficiente de fricción dinámico utilizando su fórmula correspondiente:
Coeficiente de fricción dinámico y estático
El coeficiente de fricción estático es el coeficiente de fricción que relaciona la fuerza normal y la fuerza de fricción cuando se pretende iniciar el movimiento (pero el cuerpo aún está en reposo).
Así pues, el coeficiente de fricción estático sirve para calcular la fuerza de fricción estática, es decir, la fuerza de fricción que se debe vencer para iniciar el movimiento.
Normalmente, el coeficiente de fricción dinámico es menor que el coeficiente de fricción estático. De manera que la fuerza de fricción dinámica también es más pequeña que la fuerza de fricción estática.
Valores del coeficiente de fricción dinámico
En la siguiente tabla puedes ver algunos valores habituales del coeficiente de fricción dinámico y del coeficiente de fricción estático:
| Superficies en contacto | Coeficiente de fricción estático (μe) | Coeficiente de fricción dinámico (μd) |
|---|---|---|
| Cobre sobre acero | 0,53 | 0,36 |
| Acero sobre acero | 0,74 | 0,57 |
| Aluminio sobre acero | 0,61 | 0,47 |
| Caucho sobre cemento | 1 | 0,8 |
| Madera sobre madera | 0,25-0,5 | 0,2 |
| Madera sobre cuero | 0,5 | 0,4 |
| Teflón sobre teflón | 0,04 | 0,04 |
Ten en cuenta que estos valores pueden variar ya que dependen de muchos factores como la rugosidad de las superficies, la temperatura, etc.
