La fricción
Lo que vas a aprender
- Explicar que la fricción es una fuerza que frena los objetos que se deslizan o ruedan.
- Comparar en una tabla las distancias que recorre un carrito sobre superficies lisas y rugosas, ordenándolas y calculando sus diferencias.
- Predecir en qué superficie un objeto se mantiene más tiempo en movimiento y explicar por qué.
- Dar ejemplos de fricción útil (caminar, frenar, escribir) y de fricción que estorba.
Para qué
¿Para qué sirve esto?
Después de trapear, el piso del corredor queda mojado y alguien grita: «¡Cuidado, que se resbala!». En la cancha de tierra, en cambio, nadie se resbala, pero el balón se frena enseguida.
Detrás de las dos cosas está la misma fuerza: la fricción. En esta lección vas a medir cómo frena un carrito en distintos pisos, a predecir dónde rueda más tiempo y a descubrir por qué sin fricción no podrías ni caminar.
Explicación
Una fuerza que frena
Frota tus manos con fuerza. Sientes que cuesta deslizarlas y que se calientan. Cuando una superficie se desliza o rueda sobre otra, aparece una fuerza que se opone al movimiento. Se llama fricción o rozamiento.
La fricción va siempre en contra del movimiento. Si el carrito va hacia la derecha, la fricción lo empuja hacia la izquierda, y así lo va frenando.
¿Recuerdas el balón que se para solo? No se para porque «se le acabe la fuerza». Lo frena la fricción con el piso. Si no hubiera ninguna fricción, ni aire que lo frenara, un objeto que rueda seguiría rodando sin parar.
Superficies lisas y rugosas
Mira con una lupa un pedazo de lija y un pedazo de baldosa. La lija está llena de granitos y bordes: es rugosa. La baldosa es pareja: es lisa. Los bordes de una superficie rugosa se traban con los del objeto que pasa y lo frenan más.
- Superficies lisas, como la baldosa, el vidrio o el piso encerado: poca fricción. Las cosas se deslizan o ruedan lejos.
- Superficies rugosas, como el tapete, la arena, el pasto o la lija: mucha fricción. Las cosas se frenan pronto.
Cambia la superficie de la rampa y mira la caja. En la baldosa, que es lisa, la caja se resbala rampa abajo; en el cartón también. En el tapete y en la arena, que son rugosos, la fricción es tan fuerte que la caja se queda quieta.
A la izquierda, la experiencia: el carrito se suelta desde la misma marca de una rampa apoyada en tres cuadernos, y se mide la distancia desde el final de la rampa hasta donde se para. A la derecha, un bloque que se desliza hacia la derecha (flecha azul): sobre una superficie lisa la fricción es pequeña (flecha roja corta); sobre una rugosa los bordes se traban y la fricción es grande (flecha roja larga).
La experiencia de la rampa
¿En qué piso llega más lejos un carrito? Lo averiguamos en grupo, con el docente.
Lo que necesitas: un carrito de juguete, una tabla o un cartón grueso como rampa, tres cuadernos, un metro y cuatro superficies: la baldosa del salón, un cartón grande, un tapete o una toalla, y una bandeja larga con arena.
- Apoya la rampa sobre los tres cuadernos y marca con tiza el punto de salida.
- Pon el carrito en la marca y suéltalo sin empujarlo.
- Mide en centímetros desde el final de la rampa hasta donde se paró el carrito.
- Cambia solo la superficie al final de la rampa y repite. Para la arena, la punta de la rampa se apoya dentro de la bandeja, sobre la arena alisada, para que el carrito no choque con el borde.
Es una prueba justa: la rampa, la altura, el carrito y la marca de salida son siempre iguales. Solo cambia la superficie.
Cuidados: la rampa es baja y nadie se para en ella. La arena va en una bandeja: no se lanza, no se lleva a la cara y al final todos se lavan las manos. El piso debe estar seco, y el carrito se recoge caminando, sin correr.
Estos son los resultados de un grupo (datos inventados):
| Superficie | Distancia |
|---|---|
| Baldosa | 240 cm |
| Cartón | 185 cm |
| Tapete | 90 cm |
| Arena | 25 cm |
Distancia que recorrió el carrito después de la rampa en cada superficie (datos inventados). En la baldosa, la más lisa, llegó más lejos; en la arena, la más rugosa, se frenó enseguida.
Ejemplo resuelto
Leer la tabla de la rampa
En la tabla, el carrito llegó a 240 cm en la baldosa, 185 cm en el cartón, 90 cm en el tapete y 25 cm en la arena. Ordena las superficies de menos a más fricción y di cuántos centímetros más llegó en la baldosa que en el tapete.
Ver la solución paso a paso
Ordenamos las distancias de mayor a menor: $240 > 185 > 90 > 25$
Donde llegó más lejos es donde menos lo frenaron. De menos a más fricción: baldosa, cartón, tapete y arena.
Para comparar la baldosa con el tapete, restamos: $240 - 90$
En la baldosa llegó $150$ cm más lejos.
Respuesta: De menos a más fricción: baldosa, cartón, tapete y arena. En la baldosa llegó 150 cm más lejos que en el tapete.
Ejemplo resuelto
¿Dónde rueda más tiempo la canica?
Simón va a soltar la misma canica, con el mismo impulso, en el piso encerado del corredor, en el pasto de la cancha y en el tapete de la biblioteca. ¿En cuál se mantendrá más tiempo en movimiento?
Ver la solución paso a paso
Predecimos con la fricción. La canica se para porque la fricción la frena. Donde haya menos fricción, rodará más tiempo.
El piso encerado es la superficie más lisa: poca fricción. El pasto y el tapete son rugosos: mucha fricción.
Comprobamos. Simón suelta la canica en los tres pisos y mira cuánto rueda. En el encerado sigue rodando mucho después que en los otros dos.
Respuesta: En el piso encerado, porque es la superficie más lisa: la fricción la frena menos y la canica se mantiene más tiempo en movimiento.
La fricción también nos ayuda
Mucha gente cree que la fricción siempre es mala, porque frena las cosas. Piensa qué pasaría si no existiera:
- No podríamos caminar. Al dar un paso, el zapato empuja el piso hacia atrás, y la fricción nos impulsa hacia adelante. En un piso mojado hay poca fricción y resbalamos.
- No podríamos frenar. Los frenos de la bicicleta aprietan la rueda, y la fricción la detiene. Las llantas con labrado se agarran al piso.
- No podríamos escribir ni agarrar. El lápiz deja su marca porque roza el papel. Un vaso se queda en la mano gracias a la fricción, y un nudo de los cordones no se suelta.
Otras veces la fricción estorba: cuesta arrastrar una caja pesada, las suelas y las llantas se gastan, y un cajón se traba. La fricción no es buena ni mala: depende de para qué la necesites.
Ejemplo resuelto
Los guayos de Daniela
Daniela juega fútbol en una cancha de pasto. Con tenis lisos se resbala al correr; con guayos, que tienen tacos en la suela, no. ¿Por qué?
Ver la solución paso a paso
Para correr, el pie empuja el piso hacia atrás. Lo que impulsa a Daniela hacia adelante es la fricción entre la suela y el piso.
Una suela lisa sobre el pasto da poca fricción: el pie se desliza hacia atrás y Daniela se resbala.
Los tacos de los guayos se clavan en el pasto y se traban con él: hay mucha más fricción, y el pie no se desliza.
Respuesta: Los guayos dan más fricción con el pasto, y esa fricción es la que le permite correr y frenar sin resbalar. Aquí la fricción es útil.
Práctica
Una canica se suelta con el mismo impulso en cuatro pisos: piso encerado, tapete, pasto y arena. ¿En cuál se mantiene más tiempo en movimiento?
Con el mismo impulso, la canica rueda más donde menos la frenan. El piso encerado es la superficie más lisa, con menos fricción. En la arena, la más rugosa, se para enseguida.
Martín dice: «La fricción siempre es mala. Sería mejor que no existiera». ¿Qué le responderías?
La fricción estorba cuando arrastramos algo, pero nos ayuda todo el tiempo: nos deja caminar, frenar, agarrar las cosas y escribir. En un piso mojado, con poca fricción, nos resbalamos.
El carrito baja la rampa y rueda sobre el tapete. Al rato se para. ¿Por qué se para?
Un objeto que rueda seguiría rodando si nada lo frenara. El tapete es rugoso y su fricción va en contra del movimiento: por eso el carrito se para pronto. En la baldosa, con menos fricción, llega mucho más lejos.
Un grupo quiere comparar la baldosa con el tapete. En la baldosa sueltan el carrito desde la marca, y en el tapete lo empujan con la mano. ¿Es una prueba justa?
En una prueba justa solo cambia una cosa: aquí, la superficie. Si además en el tapete empujan el carrito, la diferencia de distancias podría venir del empujón y no de la fricción.
En la tabla, el carrito llegó a 240 cm en la baldosa y a 185 cm en el cartón. ¿Cuántos centímetros más llegó en la baldosa?
Se resta la distancia menor de la mayor: 240 − 185 = 55 cm. La baldosa es más lisa que el cartón y frena menos al carrito.
En el tapete el carrito llegó a 90 cm y en la arena a 25 cm. ¿Cuál es la diferencia entre las dos distancias, en centímetros?
La diferencia es 90 − 25 = 65 cm. La arena es todavía más rugosa que el tapete y frena el carrito casi de inmediato.
Laura va en bicicleta, siempre igual de rápido, y aprieta los frenos en el mismo piso de cemento: un día seco y otro día recién mojado por la lluvia. ¿Qué predices?
El agua hace el piso más resbaloso: hay menos fricción entre las llantas y el cemento, y la bicicleta tarda más en detenerse y puede patinar. Por eso con lluvia se anda más despacio.
Camilo va a deslizar un borrador por la mesa con el mismo empujón dos veces: una sobre una hoja de papel lisa y otra sobre un pedazo de lija. ¿Qué predices y por qué?
Con el mismo empujón, llega más lejos donde la fricción es menor. Los granitos de la lija se traban con el borrador y lo frenan pronto; el papel liso lo deja deslizarse más.
El grupo soltó el carrito tres veces en la baldosa y midió 236 cm, 240 cm y 244 cm. ¿Cuántos centímetros hay entre el intento más largo y el más corto?
244 − 236 = 8 cm. Al repetir la prueba, las distancias cambian un poco. Esa diferencia es pequeña comparada con la que hay entre una superficie y otra, y por eso confiamos en la comparación.
¿Verdadero o falso? En el pasto de la cancha el carrito llegó a 60 cm: más que en la arena, con 25 cm, y menos que en el tapete, con 90 cm. $25 < 60 < 90$
60 es mayor que 25 y menor que 90. En la tabla, el pasto queda entre la arena y el tapete: frena más que el tapete y menos que la arena.
Reto
¿La fricción ayuda o estorba?
Piensa si en esa situación queremos que algo se frene o se agarre, o queremos que se deslice.
Reto
Completa el informe de la rampa.
Mira la tabla: baldosa 240 cm, cartón 185 cm, tapete 90 cm y arena 25 cm.
Cierre
En resumen
La fricción es una fuerza que aparece cuando una superficie se desliza o rueda sobre otra; va en contra del movimiento y lo frena.
Las superficies lisas, como la baldosa, producen poca fricción; las rugosas, como el tapete o la arena, producen mucha.
Un objeto que rueda no se para porque se le acabe la fuerza; lo para la fricción, y donde hay menos fricción se mantiene más tiempo en movimiento.
En una prueba justa solo cambia la superficie; los resultados se comunican en una tabla y se comparan con restas.
La fricción no siempre es mala; sin ella no podríamos caminar, frenar ni escribir.
Vocabulario
- Fricción
Fuerza que aparece cuando una superficie se desliza o rueda sobre otra. Va siempre en contra del movimiento y lo frena. También se llama rozamiento.
- Superficie lisa
Superficie pareja, casi sin asperezas, como la baldosa o el vidrio. Produce poca fricción.
- Superficie rugosa
Superficie áspera, llena de pequeños bordes, como la lija, el tapete o la arena. Produce mucha fricción.
- Rampa
Tabla inclinada por la que se deja bajar un objeto.
Guía para el docente
Tiempos
- Inicio · 5 min — Pida que froten las manos y describan lo que sienten. Pregunte por qué uno se resbala en el piso recién trapeado y no en la cancha de tierra.
- Explicación · 10 min — La fricción como fuerza en contra del movimiento; lija y baldosa con una lupa; la figura de la rampa y de las superficies. Insista en que el balón se para por la fricción, no porque se le acabe la fuerza.
- Práctica · 25 min — En grupos, la rampa sobre tres cuadernos y las cuatro superficies; la arena en bandeja. Antes de soltar, cada grupo escribe su predicción de en qué superficie llegará más lejos. Sueltan sin empujar, miden y llenan la tabla; repiten tres veces en la baldosa. Luego, preguntas y retos.
- Cierre · 5 min — Cada grupo compara su predicción con su tabla y da un ejemplo de fricción útil de su casa o del colegio. Recuerde lavar las manos después de la arena.
Preguntas para el salón
- ¿Qué pasaría con un balón que rueda si no hubiera ninguna fricción ni aire?
- ¿Por qué ponen arena o tierra en una rampa resbalosa cuando llueve?
- ¿En qué momentos del día la fricción les ayuda y en cuáles les estorba?
Errores típicos
- Creer que un objeto en movimiento se detiene porque se le acaba la fuerza. Compare las distancias de la tabla: el carrito salió igual de la rampa en las cuatro superficies. Si se le acabara una fuerza guardada, llegaría igual de lejos en todas. Lo que cambia es la fricción.
- Creer que la fricción siempre es mala. Pida que deslicen con la mano, sobre la baldosa, un zapato con suela de caucho y una media con un libro encima. Pregunte cuál cuesta más arrastrar y por qué el zapato no los deja resbalar al caminar.
- Confundir blando con rugoso (creer que el carrito llega más lejos en el tapete porque es suave). Que toquen el tapete y la baldosa con la yema de los dedos y los miren con lupa. Lo que frena no es lo blando, sino los bordes y pelitos que se traban con las ruedas.
- Empujar el carrito en vez de soltarlo, o cambiar la altura de la rampa entre una superficie y otra. Antes de empezar, pida que digan qué se va a cambiar y qué se deja igual. Revise que la marca de salida y los tres cuadernos sean los mismos en cada prueba.
Tarea sugerida
Con un adulto, empujar suave un mismo objeto (un borrador o una tapa plástica) sobre tres superficies de la casa, como la mesa, una toalla y el piso. Ordenar las superficies de la que más frena a la que menos y dar un ejemplo de la casa en que la fricción ayuda.