Todo estudiante de ciencias de bachillerato estudia la fuerza de
rozamiento. Le explican lo siguiente: la fuerza de rozamiento es la que se
opone al movimiento relativo de dos superficies en contacto. O sea, que si
dejamos una carpeta sobre la mesa y la intentamos mover, vemos que necesitamos
hacer una fuerza para superar el rozamiento que hay entre las dos superficies
(la de la mesa y la de la carpeta). Además, notamos también que esta fuerza es
más grande al principio, cuando queremos mover la carpeta, pero una vez ya se
está moviendo, va casi sola. Todo esto se modeliza de la siguiente forma:
En primer lugar, la fuerza de rozamiento es proporcional a la fuerza normal
entre las dos superficies (cómo de fuerte se aprietan las dos superficies la
una a la otra). En el caso de la carpeta, esta fuerza normal no es más que el
peso de la carpeta. Efectivamente, cuanto más pesa, más cuesta de mover. A esta
fuerza normal la simbolizaremos con una N.
En segundo lugar, debemos incluir de alguna forma el hecho de que en
movimiento el rozamiento es más pequeño que en reposo. No tiene nada que ver
con el peso, porque la carpeta pesa lo mismo quieta que moviéndose. Entonces lo
que se hace es lo siguiente: se introduce un coeficiente de rozamiento estático (que llamaremos µe,
la verdad es que no sé por qué se usa esta letra, pero siempre queda bien usar
letras griegas) que da cuenta de lo que cuesta comenzar a deslizar las dos superficies en cuestión, y otro
coeficiente de rozamiento dinámico (µd)
que indica cuánto cuesta mantener el
movimiento de las dos superficies. Entonces, con nuestra mesa y nuestra
carpeta en mente, tenemos dos fuerzas:
La fuerza de rozamiento estática, que será Fe = µe N
La fuerza de rozamiento dinámica, que será Fd = µd N
Como hemos dicho que cuesta más iniciar el movimiento que mantenerlo, eso
es que la fuerza estática es más grande que la dinámica: Fe > Fd
Y como la fuerza normal es la misma, tenemos que µe > µd
Pero aún no hemos acabado. En efecto, hay que precisar que hasta ahora solo hemos considerado una carpeta moviéndose sobre una mesa. ¿Qué pasa si cambiamos la carpeta y/o la mesa por otro objeto? Mejor dicho, ¿qué pasa si cambiamos los materiales en contacto? El rozamiento variará. Hay superficies que rozan más que otras. Esta información se incluye también en los coeficientes de rozamiento, cuyos valores, por lo tanto, dependerán de cada pareja de materiales en juego.
Y así es como se modeliza la fuerza de rozamiento. De una forma llamada empírica o fenomenológica, porque no hemos utilizado ninguna teoría especial
para decir cuál es el origen de la fuerza de rozamiento, sino que simplemente
hemos notado que esta fuerza existe (mejor dicho, que es necesario que exista, porque si creemos en el principio de inercia, si dando un golpe a la carpeta
no se mueve eternamente, es que ha de haber alguna fuerza que lo impida), hemos
visto que es proporcional a la fuerza normal y hemos inventado unos
coeficientes para que todo cuadre. Perfecto. Intentar deducir la fuerza de
rozamiento a partir de otras fuerzas (de origen electromagnético, por ejemplo)
es un problema abierto en la física de hoy en día. Es decir, hay gente
investigando para dar un contenido teórico
a ese resultado que hemos explicado que es meramente empírico.
¿Y por qué explico todo esto? Pues porque hace unos cuantos años (más de
cinco siglos atrás), había una teoría que tenía bastante éxito para describir
el movimiento, llamada teoría del ímpetus. Esta teoría era una especie de Aristotelismo
2.0, pero con unas sutilezas que hacían que las cuestiones más problemáticas de
la física aristotélica quedaran solventadas de forma brillante. Sí, soy un fan
de esta teoría. Pero como ya me estoy alargando, la explicaré en el siguiente post.
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