La fricción estática máxima se logra cuando la desigualdad se convierte en igualdad, en cuyo punto una fuerza de fricción diferente asume como objeto comienza a moverse (La fuerza de la fricción cinética, o deslizante, tiene un coeficiente diferente asociado a ella, denominado coeficiente de fricción cinética y denotado como μ <sub>k.)

Ejemplo de cálculo con fricción estática</sub>

Un niño intenta empujar una caja de goma de 10 kg horizontalmente a lo largo de un piso de goma. El coeficiente de fricción estática es 1.16. ¿Cuál es la fuerza máxima que el niño puede usar sin que la caja se mueva?

[inserte un diagrama de cuerpo libre que muestre las fuerzas aplicadas, de fricción, gravitacionales y normales en la caja fija]

Primero, tenga en cuenta que la fuerza neta es 0 y encuentre la fuerza normal de la superficie en la caja. Como la caja no se mueve, esta fuerza debe ser igual en magnitud a la fuerza gravitacional que actúa en la dirección opuesta. Recuerde que F _{g \u003d mg
donde F g
es la fuerza de la gravedad, m
es la masa del objeto y g
es la aceleración debida a la gravedad en la Tierra.}

Entonces:

F _{N \u003d F g \u003d 10 kg × 9.8 m /s ^{2 \u003d 98 N}}

Luego, resuelve F _{s con la ecuación anterior:}

F _{s \u003d μ s × F N}

F _{s \u003d 1.16 × 98 N \u003d 113.68 N}

Esta es la fuerza de fricción estática máxima que se opondrá al movimiento de la caja. Por lo tanto, también es la cantidad máxima de fuerza que el niño puede aplicar sin que la caja se mueva.

Tenga en cuenta que, mientras el niño aplique una fuerza menor que el valor máximo de fricción estática, la caja aún gana ¡no te muevas!
Fricción estática en planos inclinados

La fricción estática no solo se opone a las fuerzas aplicadas. Evita que los objetos se deslicen por colinas u otras superficies inclinadas, resistiendo el tirón de la gravedad.

En un ángulo, se aplica la misma ecuación, pero se necesita trigonometría para resolver los vectores de fuerza en sus componentes horizontales y verticales.

Considere este libro de 2 kg que descansa sobre un plano inclinado a 20 grados.

[insertar diagrama]

Para que el libro permanezca quieto, las fuerzas paralelas al plano inclinado deben estar equilibrado Como muestra el diagrama, la fuerza de la fricción estática es paralela al plano en dirección ascendente; la fuerza opuesta hacia abajo proviene de la gravedad; sin embargo, en este caso, solo el componente horizontal de la fuerza gravitacional está equilibrando la fricción estática.

Al dibujar un triángulo rectángulo fuera de la fuerza de gravedad para resolver sus componentes, y haciendo un poco de geometría para encontrar que el ángulo en este triángulo es igual al ángulo de inclinación del plano, la componente horizontal de la fuerza gravitacional (la componente paralela al plano) es entonces:

F _{g, x \u003d mg sin ( θ)}

F <sub>g, x \u003d 2 kg × 9.8 m /s <sup>2 × sin (20) \u003d 6.7 N

Esto debe ser igual a la fuerza de fricción estática que mantiene el libro en su lugar.</sup></sub>

Otro valor posible de encontrar en este análisis es el coeficiente de fricción estática usando la ecuación:

F _{s \u003d μ s × F N}

La fuerza normal es perpendicular a la superficie sobre la que descansa el libro. Por lo tanto, esta fuerza debe equilibrarse con el componente vertical de la fuerza de la gravedad:

F _{g, x \u003d mg cos ( θ)}

F _{g , x \u003d 2 kg × 9.8 m /s ^{2 × cos (20) \u003d 18.4 N}}

Luego, reorganizando la ecuación para la fricción estática:

μ _{s \u003d F s /F N \u003d 6.7 N /18.4 N \u003d 0.364}