¿Qué hace que la fuerza de fricción sea la fuerza centrípeta de un coche que gira en una curva?
Como la fricción es la fuerza opuesta y actúa de forma antiparalela, no hay componente de la fuerza de fricción hacia el centro, ¿verdad? Entonces, ¿cómo puede la fuerza de rozamiento ser una fuerza centrípeta?
Existen dos tipos de fuerza de rozamiento, el rozamiento estático y el rozamiento cinético.
La fricción cinética es la fuerza que se experimenta al arrastrar un objeto por el suelo. La fricción estática es la que permite sujetar objetos sin que se desprendan de los dedos.
Del mismo modo, mientras conduces, suponiendo que las ruedas no giren, tus ruedas están empujando hacia atrás contra el suelo, y la fricción es la fuerza opuesta que empuja tu rueda hacia delante, permitiéndote conducir hacia adelante. Si la fricción estática no existe, tus ruedas simplemente girarán, y tu coche permanecerá inmóvil, porque no hay fuerza de fricción que empuje tu coche hacia delante. (Si no puedes visualizar esto, piensa en lo que ocurre cuando remas un barco. Empujas los remos hacia atrás para que la fuerza de resistencia al agua empuje su barco hacia delante)
Al negociar un giro, si está girando a la izquierda, sus ruedas están empujando hacia la derecha contra el suelo. La fricción estática permite que el suelo "empuje" contra las ruedas, permitiéndole girar a la izquierda.
En este caso, la única fuerza que actúa en el sentido del giro (fuerza centrípeta) es la fuerza de rozamiento. Como el suelo es la única superficie que está en contacto con el coche, la fricción es la única fuerza que está actuando en el coche hacia el centro de la curva, empujando el coche hacia el centro de la curva.
Tenga en cuenta que no es el movimiento, sino el movimiento relativo al que se opone la fricción. Un ejemplo: Consideremos una caja que se encuentra en el compartimento de un tren que está acelerando. Si la caja está inmóvil con respecto al tren, en realidad está acelerando con el tren. Es evidente que la única fuerza en la dirección horizontal es el rozamiento. Si no fuera así, el suelo del tren se deslizaría y la caja permanecería en su estado inicial debido a la inercia (y chocaría con la parte trasera del tren). Así pues, al movimiento relativo se opone el rozamiento estático $f_s$ .
Ahora vamos a tu punto: Cuando el coche se mueve en una carretera recta, y está a punto de tomar una curva, tiende a deslizarse en línea recta, es decir, hacia fuera en relación con la carretera. Puedes imaginarlo dibujando un arco y una tangente que pase por un punto del mismo ( Si estuvieras parado en ese punto observando la tangente, verías que la tangente se desvía gradualmente hacia afuera. Esta es la trayectoria que debe seguir un coche que se desliza. Para detener el deslizamiento, la fricción debe actuar hacia adentro). Ahora bien, antes de que comience el deslizamiento, para oponerse al movimiento relativo hacia el exterior, entra en juego la fricción estática. Se opone al movimiento actuando en dirección opuesta, es decir, radialmente hacia el interior de la curva. Por lo tanto, si se imagina el giro como una parte de un círculo, la fricción estática desempeñará el papel de la fuerza centrípeta.
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