5.3 Ley de coulomb y coeficiente de fricción.

Ley de coulomb.

Ley de Coulomb del rozamiento. La ley de Coulomb del rozamiento, establecida por Coulomb experimentalmente en 1781, establece que la fuerza de rozamiento máxima (F_Rmax) que puede existir entre dos cuerpos en contacto es directamente proporcional al valor de la fuerza normal (N) de contacto entre ellos. La constante de proporcionalidad es el  coeficiente de rozamiento al deslizamiento (m).

Solución:

Como lo que nos piden es prácticamente el coeficiente de rozamiento de fricción estática, solamente debemos recordar que en nuestra fórmula es la razón entre la fuerza estática máxima y la normal, dichos datos los tenemos:

Lo que vendría a ser nuestro coeficiente de fricción estático entre la madera y el acero.

Problema 1.- Una carga de 3×10^-6 C se encuentra 2 m de una carga de -8×10^-6 C, ¿Cuál es la magnitud de la fuerza de atracción entre las cargas?

Solución: Para darle solución al ejercicio, debemos de obtener los datos para poder resolverlo de manera directa, puesto que tenemos todo lo que necesitamos.

Aplicando la fórmula de la ley de coulomb

Sustituimos

Hemos multiplicado las cargas eléctricas, recordar que los exponentes se suman. y hemos elevado al cuadrado la distancia que los separa, ahora seguimos con las operaciones.

Multiplicamos y obtenemos:

Vemos que hay un signo negativo, por ahora no nos sirve interpretar el signo, puesto que el problema nos pide la magnitud de la fuerza, esto quiere decir que tomaremos la fuerza como un valor absoluto, que vendría a ser nuestro resultado.

Coeficiente de fricción.

Una fuerza es toda causa de deformar un cuerpo o de modificar su estado de reposo o de movimiento. Además, toda fuerza tiene un agente específico que puede ser animado o inanimado. Lo que caracteriza una fuerza es el punto de aplicación, magnitud, dirección y sentido. La fuerza de rozamiento es una fuerza que aparece cuando hay dos cuentos en contacto y es una fuerza muy importante cuando se estudia el movimiento de los cuerpos. La magnitud de la fuerza de rozamiento entre dos cuerpos en contacto es proporcional a la normal entre dos cuerpos, es decir:

Donde  es lo que conocemos como coeficiente de rozamiento.

Hay dos coeficientes de rozamiento: el estático y el cinético  siendo el primero mayor que el segundo:

La fuerza de rozamiento estática determina la fuerza mínima necesaria para poner en movimiento un cuerpo. Si no hubiera rozamiento una fuerza muy pequeña sobre un cuerpo apoyado en el piso ya podría a este en movimiento. Sin embargo existe un valor mínimos de fuerza a aplicar para que esto ocurra. Eso se debe a que existe una fuerza de rozamiento que se opone al inicio del movimiento. Las fuerzas del rozamiento estático son del mismo valor pero de diferente sentido que las fuerzas que vayamos a aplicar para tratar de poner al cuerpo en movimiento, mientras este no se mueva, es decir que no tiene un valor constante. Mientras que las fuerzas que obren sobre la superficie que se encuentra en movimiento relativo, se llama fuerza de rozamiento cinético.

El coeficiente de rozamiento estático es el factor de proporcionalidad que relaciona la fuerza necesaria para que un bloque empiece a deslizarse y la fuerza normal. Al ser un coeficiente de fuerza carece de unidades. La fuerza necesaria para que un bloque comience a deslizarse es igual a la fuerza de rozamiento máxima.