En este post se explica qué es el coeficiente de fricción estático (o coeficiente de rozamiento estático) en física y cómo se calcula. Así que encontrarás un ejemplo resuelto del cálculo del coeficiente de fricción estático y, además, cuáles son las diferencias con el coeficiente de fricción dinámico.
Índice
¿Qué es el coeficiente de fricción estático?
El coeficiente de fricción estático, también llamado coeficiente de rozamiento estático, es un coeficiente que relaciona la fuerza de fricción estática con la fuerza normal.
Es decir, el coeficiente de fricción estático es un coeficiente que indica la fricción entre las superficies de dos cuerpos cuando se pretende iniciar el deslizamiento de uno sobre el otro (pero aún está en reposo).
El coeficiente de fricción estático es adimensional, por lo que no tiene unidades.
Asimismo, el coeficiente de fricción estático se suele representar mediante el símbolo μe.
Cómo calcular el coeficiente de fricción estático
El coeficiente de fricción estático es igual al cociente entre la fuerza de fricción (o fuerza de rozamiento) estática y la fuerza normal. Por lo tanto, el coeficiente de fricción estático se calcula dividiendo la fuerza de fricción estática por la fuerza normal.
En definitiva, la fórmula del coeficiente de fricción estático es la siguiente:
Donde:
es el coeficiente de fricción estático, que no tiene unidades.
es la fuerza de fricción o rozamiento estática, expresada en newtons.
es la fuerza normal, expresada en newtons.
Por otro lado, cuando el cuerpo que se pretende mover se encuentra sobre un plano inclinado, la fuerza de rozamiento y la fuerza normal son equivalentes a las siguientes expresiones:
De manera que si sustituimos estas expresiones en la fórmula, podemos obtener una ecuación que relaciona el coeficiente de fricción estático con la inclinación del plano:
En definitiva, la fórmula del coeficiente de fricción estático en un plano inclinado es la siguiente:
Ejercicio resuelto del coeficiente de fricción estático
Una vez hemos visto la definición y la fórmula del coeficiente de fricción estático (o coeficiente de rozamiento estático), vamos a ver un ejercicio resuelto para entender mejor el concepto.
- Se pretende mover un bloque de masa m=12 kg sobre una superficie plana y, para ello, se ejerce una fuerza horizontal F=35 N pero no se consigue mover. ¿Cuál es el coeficiente de fricción estático entre el suelo y el bloque? Datos: g=9,81 m/s2.
En primer lugar, representamos gráficamente todas las fuerzas que actúan sobre el bloque:
Como el cuerpo permanece en equilibrio, se cumplen las siguientes dos ecuaciones:
Así que la fuerza de rozamiento será equivalente a la fuerza horizontal aplicada sobre el cuerpo:
Por otro lado, podemos calcular el valor de la fuerza normal mediante la fórmula de la fuerza del peso:
![\begin{array}{l}N=P\\[3ex] N=m\cdot g\\[3ex] N=12\cdot 9,81 \\[3ex] N=117,72 \ N\end{array}](https://www.ingenierizando.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b2a5a223d9d3ee0d7989058eeafa3d4f_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Por último, una vez ya conocemos el valor de la fuerza de fricción y de la fuerza normal, aplicamos la fórmula del coeficiente de fricción estático para determinar su valor:
Coeficiente de fricción estático y dinámico
En este apartado veremos cuál es la diferencia entre el coeficiente de fricción estático y el coeficiente de fricción dinámico, ya que dependiendo de la situación se debe utilizar uno u otro.
La diferencia entre el coeficiente de fricción estático y el dinámico es que el coeficiente de fricción estático se utiliza cuando el cuerpo está en reposo, en cambio, el coeficiente de fricción dinámico se usa cuando el cuerpo está en movimiento.
De manera que según si el cuerpo sobre el que actúa la fuerza de rozamiento está quieto o se desliza sobre una superficie, se debe emplear respectivamente el coeficiente de fricción estático o el coeficiente de fricción dinámico para calcular la fuerza de rozamiento.
En general, el coeficiente de fricción estático es mayor que el coeficiente de fricción dinámico.
Para saber más acerca de este tipo de coeficiente de fricción, haz clic en el siguiente enlace:
Valores del coeficiente de fricción estático
Finalmente, te dejamos con la siguiente tabla en la que puedes ver algunos valores habituales del coeficiente de fricción estático y del coeficiente de fricción dinámico:
| 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.