La fricción estática se manifiesta cuando dos superficies en contacto no se desplazan una respecto a la otra.
Esta fuerza de fricción impide que un objeto comience a moverse cuando se aplica una fuerza externa sobre él.
Por lo tanto, el objeto se mantiene en reposo hasta que se supera un valor crítico de fuerza.
Es por esto que, para mover un objeto se requiere ejercer sobre este una fuerza considerable que logre superar la existencia de la fuerza de fricción.
En ausencia de fricción, cualquier fuerza, por mínima que sea, resultaría en una aceleración del cuerpo.
La fricción estática junto a la fricción cinética son las dos principales categorías de fuerza de fricción.
Ejemplo de Fricción Estática en la Vida Cotidiana
Un ejemplo claro de fricción estática en la vida cotidiana es el momento donde se intenta empujar una caja pesada sobre el suelo.
Inicialmente, puede ser difícil iniciar el movimiento, ya que la fricción estática entre la caja y el suelo se opone al deslizamiento.
Entonces, es necesario aplicar una fuerza mayor para superar esta fricción estática y que la caja comience a moverse.
La fuerza que realiza el hombre sobre la caja se le conoce como fuerza de empuje o fuerza aplicada.
De la gráfica, se puede asumir que la caja de desplaza hacia la derecha, como indica la flecha, al igual que la fuerza de empuje.
Mientras que la fuerza de fricción estática actúa en paralelo con el suelo y en sentido contrario al movimiento.
Entonces, la fuerza de fricción estática se da entre dos cuerpos en reposo y se traduce como la fuerza de resistencia a la fuerza de empuje.
Cálculo de la Fuerza de Fricción Estática
La fórmula general para calcular la fuerza de fricción estática es:
Donde:
: es la fuerza de fricción estática.- µs: es el coeficiente de fricción estática. Se da entre dos cuerpos en contacto, siendo una relación entre la fuerza de fricción estática máxima y la fuerza normal.
- N: es la fuerza normal, que es la fuerza perpendicular ejercida por una superficie sobre el objeto que está en contacto con ella.
Se considera que la magnitud de 
debe ser menor o igual a 
, teniendo un valor mínimo y un valor máximo, opuesto a cualquier fuerza que se aplique para lograr el movimiento del objeto.
Una vez que la fuerza aplicada supera el valor de , el objeto comienza a moverse y la fricción estática se convierte en fricción cinética.
Siendo entonces,
El coeficiente de fricción estática (µs) es una constante que varía según las características de las superficies en contacto.
Se refiere a la resistencia inicial que debe superarse para que un objeto comience a moverse.
Es importante tener en cuenta que el valor de µs depende de las propiedades de las superficies en contacto y puede variar ampliamente.
Unidades de medida de la fricción estática y sus variables
En el Sistema Internacional de Unidades (SI), las variables que intervienen en la ecuación de fuerza de fricción estática, se expresan en las siguientes unidades:
- Fuerza de fricción estática (Fs): se medida en newton (N).
- Coeficiente de fricción estática (μs): Por ser una relación entre la fuerza de fricción estática máxima y la fuerza normal, no tiene unidades (adimensional).
- Fuerza normal (N): Su unidad de medida es el newton (N).
Coeficiente de Fricción estática de algunos elementos
Coeficientes de fricción o rozamiento de algunos elementos se indica en la tabla siguiente:
Estos son solo algunos ejemplos de coeficientes de fricción estática para diferentes combinaciones de materiales.
Se debe tener en cuenta que estos valores son aproximados y pueden variar en función de varios factores o condiciones específicas, como la limpieza de las superficies y la presión de contacto.
Ejercicios de Fuerza de Fricción Estática
Ejemplo 1: Se tiene una caja de 6 kg que se encuentra sobre una superficie horizontal rugosa con un coeficiente de fricción estática de 0.4. ¿Cuál es la fuerza de fricción estática que actúa sobre la caja si se intenta moverla?
Solución: Primero se debe hallar la fuerza Normal (N), que es la fuerza ejercida por la superficie sobre la caja y que es igual al peso de la caja (masa x gravedad):
Ahora se utiliza la fórmula de la fuerza de fricción estática para hallarla, conocido que el coeficiente de fricción es de 0.4 y la fuerza normal es 58,8 N
La fuerza de fricción estática que actúa sobre la caja es de 23.52 newtons.