La fricción o rozamiento: estática, cinética y coeficiente de fricción

Esta lección es parte de Temario de Física de Décimo año Lección 14 de 21

Por Andrea del Carmen actualizado el 27 de octubre de 2026 11 min de lectura

¿Has ayudado a empujar un carro varado o has empujado un carretillo cargado? Al principio hay que hacer mucha fuerza y, cuando ya se mueve, cuesta menos. Con esa pregunta cierra el programa del MEP el tema de la fricción o rozamiento. La fricción frena las cosas, desgasta las piezas y las calienta, pero sin ella no se podría caminar, frenar un carro ni sostener un lápiz entre los dedos.

En esta lección de décimo año vas a estudiar la fuerza de fricción, sus dos tipos (estática y cinética), el coeficiente de fricción y por qué la fricción depende de la fuerza normal. Al final verás cómo medir un coeficiente de fricción con una moneda y una regla, como propone el programa.

Definición

La fuerza de fricción o de rozamiento (f) es la fuerza de contacto que una superficie ejerce sobre un cuerpo, paralela a la superficie, y que se opone al deslizamiento, o al intento de deslizamiento, entre los dos. La fricción estática actúa mientras el cuerpo no desliza; la fricción cinética, cuando ya desliza.

De dónde sale la fricción y hacia dónde apunta#

Hasta las superficies que parecen lisas tienen pequeñísimas irregularidades. Dos superficies en contacto se tocan solo en algunos puntos, y allí los átomos de una y otra interactúan; por eso la fricción, como la fuerza normal, es de origen electromagnético. Las superficies más ásperas suelen rozar más: es lo que muestra la tercera demostración del programa, en la que el mismo trozo de madera, con la misma fuerza, cuesta más de mover sobre una mesa áspera que sobre una lisa.

La fricción se opone al deslizamiento entre las superficies, no siempre al movimiento del cuerpo. Al caminar, el pie empuja el suelo hacia atrás; si no hubiera fricción, resbalaría hacia atrás, como pasa sobre el hielo o sobre un piso encerado. La fricción del suelo sobre el pie apunta hacia adelante y es la fuerza que te hace avanzar.

Fricción estática: una fuerza que se ajusta#

Si empujas una caja pesada y no se mueve, es porque la fricción estática equilibra tu empujón con una fuerza igual y de sentido contrario. Si empujas un poco más, la fricción crece lo mismo, y la caja sigue quieta. Pero la fricción estática tiene un máximo, y cuando el empujón lo supera, la caja empieza a deslizarse. El libro Física universitaria de OpenStax (Universidad Rice) lo escribe así:

Fórmula

f_s ≤ μ_s · N · f_{s, máx} = μ_s · N

f_s es la fricción estática; μ_s, el coeficiente de fricción estática; N, la fuerza normal. La fricción estática vale lo que haga falta para impedir el deslizamiento, hasta el máximo μ_s · N.

Ejemplo. Una caja de madera de 40 kg está sobre un piso de madera. Toma μ_s = 0,5, el valor aproximado de la tabla de OpenStax para madera sobre madera. ¿Cuánta fricción actúa si la empujas horizontalmente con 100 N? ¿Y con 150 N? ¿Con qué fuerza empieza a moverse?

Solución. En un piso horizontal, sin otras fuerzas verticales, N = m · g = 40 · 9,8 = 392 N, y la fricción estática máxima es 0,5 · 392 = 196 N. Con 100 N la caja no se mueve y la fricción vale 100 N, no 196 N; con 150 N, vale 150 N. La caja empieza a deslizarse cuando el empujón pasa de 196 N.

Fricción cinética y el coeficiente de fricción#

Cuando el cuerpo ya se desliza, actúa la fricción cinética, que no se ajusta: tiene un valor fijo para cada fuerza normal.

Fórmula

f_k = μ_k · N

μ_k es el coeficiente de fricción cinética. Los coeficientes no tienen unidades, porque son el cociente de dos fuerzas, y dependen del par de materiales y de su estado: secos, mojados o lubricados.

OpenStax señala que los coeficientes de fricción cinética son menores que los estáticos. En su tabla hay un caso en que son iguales, el teflón sobre acero, así que lo general es μ_k ≤ μ_s. Estos son algunos de sus valores aproximados:

Superficies	μ_s	μ_k
Goma sobre concreto (hormigón) seco	1,0	0,7
Goma sobre concreto (hormigón) húmedo	0,5 a 0,7	0,3 a 0,5
Madera sobre madera	0,5	0,3
Acero sobre acero, en seco	0,6	0,3
Zapatos sobre hielo	0,1	0,05
Teflón sobre acero	0,04	0,04

Ejemplo. Sigue con la caja de 40 kg, ahora con μ_k = 0,3. Si la empujas con 200 N, ¿cuál es su aceleración? Una vez en movimiento, ¿con qué fuerza hay que empujarla para que siga a velocidad constante?

Solución. Como 200 N supera los 196 N de la fricción estática máxima, la caja se desliza. La fricción cinética es f_k = 0,3 · 392 = 117,6 N. Con la segunda ley, a = (200 − 117,6) ÷ 40 = 2,06 m/s². Para que siga a velocidad constante, la fuerza neta tiene que ser cero: basta empujar con 117,6 N, bastante menos que los 196 N que hicieron falta para arrancarla.

Así se responde la pregunta del programa. Con una caja que se arrastra, al principio hay que superar la fricción estática máxima, que suele ser mayor que la cinética, y una vez que se desliza basta compensar la cinética. Con un carro varado o un carretillo, que ruedan, cuenta además la inercia: al arrancar hay que darles aceleración, y eso exige una fuerza neta; cuando ya van a velocidad constante, basta compensar lo que los frena.

La fuerza normal y la fricción#

Las fórmulas de la fricción usan la fuerza normal, no el peso. Solo en un piso horizontal, sin otras fuerzas verticales, la normal vale lo mismo que el peso. Si jalas una caja con una cuerda inclinada hacia arriba, la cuerda sostiene parte del peso y la normal disminuye; con ella disminuyen la fricción cinética y el máximo de la estática. Si la empujas inclinando los brazos hacia abajo, la normal aumenta, y esas dos también. Y en una rampa inclinada un ángulo θ, si no hay otras fuerzas perpendiculares a ella, la normal es m · g · cos θ, menor que el peso.

Ejemplo. Una caja de 20 kg que ya se desliza por el piso se jala con una cuerda que forma 30° con la horizontal, con una fuerza de 100 N. El coeficiente de fricción cinética es 0,30 (dato del ejercicio). ¿Cuál es la aceleración de la caja?

Solución. Componentes de la fuerza: horizontal, 100 · cos 30° ≈ 86,6 N; vertical, 100 · sen 30° = 50 N. En Y la caja no acelera, así que N = m · g − 50 = 196 − 50 = 146 N. La fricción es f_k = 0,30 · 146 = 43,8 N. En X: a = (86,6 − 43,8) ÷ 20 ≈ 2,14 m/s². Si se usara el peso en lugar de la normal, la fricción saldría 58,8 N, y la aceleración, mal calculada.

Seco y mojado: la fricción en la carretera#

El programa pregunta en qué situaciones importa que el coeficiente de fricción cambie entre seco y húmedo. Un caso claro es el frenado. En la tabla de OpenStax, la goma sobre concreto seco tiene μ_k = 0,7, y sobre concreto húmedo, de 0,3 a 0,5.

Ejemplo. Un carro va a 20 m/s por una calle horizontal de concreto y frena tan fuerte que las llantas patinan. Si la única fuerza horizontal es la fricción cinética, ¿qué distancia recorre hasta detenerse con la calle seca (μ_k = 0,7) y con la calle mojada (μ_k = 0,4, un valor dentro del intervalo de la tabla)?

Solución. La fricción es f_k = μ_k · m · g, y con la segunda ley la desaceleración es a = μ_k · g: la masa se cancela. En seco, a = 0,7 · 9,8 = 6,86 m/s² y, con la ecuación del MRUA sin tiempo, d = v₀² ÷ (2a) = 20² ÷ (2 · 6,86) ≈ 29,2 m. Mojada, a = 0,4 · 9,8 = 3,92 m/s² y d = 400 ÷ 7,84 ≈ 51,0 m: 1,75 veces la distancia en seco, porque 0,7 ÷ 0,4 = 1,75.

Por eso, con lluvia, hay que manejar más despacio y dejar más distancia con el vehículo de adelante. Además, mientras las llantas ruedan sin patinar, la parte que toca el suelo no se desliza y actúa la fricción estática, cuyo máximo es mayor; por eso un carro puede frenar en menos distancia si las ruedas no se bloquean.

La moneda sobre la regla: cómo medir el coeficiente de fricción estática#

El programa propone poner una moneda sobre una regla e inclinar la regla, poco a poco, hasta el ángulo exacto en que la moneda empieza a deslizarse, y medir ese ángulo con un transportador. Según el programa, una moneda de unos 3 cm de diámetro tiene una masa promedio de 0,009 kg.

En la regla inclinada un ángulo θ, el peso de la moneda se descompone en dos partes: m · g · sen θ a lo largo de la regla, que tiende a hacerla bajar, y m · g · cos θ perpendicular a la regla, que equilibra la normal. Justo antes de que la moneda se deslice, la fricción estática alcanza su máximo y equilibra la componente a lo largo de la regla: μ_s · m · g · cos θ = m · g · sen θ. Al simplificar, la masa y g se cancelan:

Fórmula

μ_s = tan θ

θ es el ángulo de la regla con la horizontal en el instante en que la moneda empieza a deslizarse.

Ejemplo. La moneda de 0,009 kg empieza a deslizarse cuando la regla forma 17° con la horizontal (dato inventado). ¿Cuánto vale la fricción estática máxima y cuál es el coeficiente de fricción estática?

Solución. El peso es P = 0,009 · 9,8 = 0,0882 N. La fricción estática máxima equilibra la componente del peso a lo largo de la regla: f = 0,0882 · sen 17° ≈ 0,0258 N. La normal es N = 0,0882 · cos 17° ≈ 0,0843 N. El coeficiente es μ_s = f ÷ N ≈ 0,0258 ÷ 0,0843 ≈ 0,31, que coincide con tan 17° ≈ 0,31.

Ponte a prueba#

¿Por qué cuesta más poner en movimiento una caja pesada que mantenerla deslizándose por el piso?#

Por dos razones. Para arrancarla hay que superar la fricción estática máxima, μₛ · N, que es mayor o igual que la fricción cinética, μₖ · N, la que actúa cuando ya se desliza. Además, al arrancar hay que acelerarla, y por su inercia eso exige una fuerza neta. Una vez que se desliza a velocidad constante, basta con una fuerza que compense la fricción cinética.

¿Cuánta fricción actúa sobre una caja de 30 kg en reposo si la empujas horizontalmente con 50 N y su coeficiente de fricción estática es 0,40?#

La normal es N = 30 · 9,8 = 294 N, y la fricción estática máxima es 0,40 · 294 = 117,6 N. Como 50 N no alcanza ese máximo, la caja no se mueve, y la fricción vale exactamente 50 N, en sentido contrario al empujón. Un error frecuente es responder 117,6 N: ese es solo el máximo que la fricción estática puede alcanzar.

¿Qué aceleración tiene un trineo de 15 kg que ya se desliza y se jala horizontalmente con 60 N si el coeficiente de fricción cinética es 0,20?#

En un piso horizontal, con la fuerza horizontal, la normal es N = 15 · 9,8 = 147 N. La fricción cinética es f = 0,20 · 147 = 29,4 N. La fuerza neta es 60 − 29,4 = 30,6 N, y con la segunda ley, a = 30,6 ÷ 15 = 2,04 m/s². Si no hubiera fricción, la aceleración sería 60 ÷ 15 = 4,0 m/s².

¿Cuál es el coeficiente de fricción estática si un borrador empieza a deslizarse cuando la regla forma 35° con la horizontal?#

Justo antes de deslizarse, la fricción estática máxima equilibra la componente del peso a lo largo de la regla, y de ahí sale μₛ = tan θ. Con θ = 35°, μₛ = tan 35° ≈ 0,70. El resultado no depende de la masa del borrador, porque la masa aparece en la fricción y en la componente del peso, y se cancela.

¿Por qué hay que manejar más despacio cuando la carretera está mojada?#

Porque el agua baja el coeficiente de fricción entre las llantas y el pavimento, y con menos fricción el carro frena con menor desaceleración. Con las llantas patinando, a = μₖ · g. Desde 15 m/s, en seco (μₖ = 0,7) el carro se detiene en 15² ÷ (2 · 6,86) ≈ 16,4 m, y en mojado (μₖ = 0,4), en 15² ÷ (2 · 3,92) ≈ 28,7 m. A menor velocidad, la distancia de frenado se reduce mucho.