La segunda diferencia es el signo igual en lugar de menor o igual. Esto significa que la fuerza de fricción es constante mientras el objeto se desliza; ya no es igual a la fuerza aplicada. Eso significa que la fuerza neta no es cero. Empuje más fuerte la silla corriendo y la silla acelerará.
Volvamos a ese tira y afloja. El conductor de la derecha ahora tiene una idea: en lugar de acelerar el motor, acelera para mantener una interacción de fricción estática con los rieles. Lento y constante. El tipo de la izquierda lo dice todo, ¿y qué pasa? Sus ruedas giran y obtiene una fuerza de fricción cinética. Bueno, la fricción estática supera a la fricción cinética, ¡así que gana el tren correcto!
Esto funcionaría incluso si el tren de la izquierda fuera algo más pesado. Por lo tanto, es posible que la locomotora de un tren arrastre vagones de mayor tamaño. ¡Pero espera! Hay un factor aún más importante: un vagón de tren en movimiento rueda, no se desliza. La rueda simplemente toca el riel en un punto y luego rueda hasta otro punto de la rueda. Ésta es la magia de las ruedas: los coches remolcados ya no tienen fricción con los raíles.
Pero tiene que haber fricción cinética en alguna parte, y de hecho la hay: es entre los ejes de las ruedas y el propio coche. Para girar, el eje tiene que deslizarse a lo largo de alguna superficie de la carcasa que lo mantiene en su lugar. Pero con rodamientos de rodillos y lubricación, μk se puede reducir enormemente, desde 0,56 para acero seco sobre acero hasta algo así como 0,002.
¡Ahora estamos hablando! Así es como una locomotora puede arrastrar un largo tren de vagones con una masa mucho mayor. El motor avanza mediante la fricción estática de acero contra acero, que es bastante alta (0,74), lo que le proporciona una buena tracción. Y los coches tienen una fuerza de fricción cinética resistiva con un coeficiente que es órdenes de magnitud menor.
Algunos trucos adicionales
Aún así, ese enorme peso de 10.000 toneladas métricas genera una fuerza normal muy alta, como aproximadamente 100 millones de newtons. Y recuerde, la fricción estática es mayor que la fricción cinética. Entonces, incluso si puedes mantener un tren en movimiento, es posible que no puedas ponerlo en marcha.
Por eso los trenes tienen un truco llamado acción floja. Si alguna vez has estado cerca de un tren cuando comienza a moverse, probablemente hayas escuchado un montón de crujidos que se mueven a lo largo de la línea de vagones. La razón es que la conexión de un coche al siguiente está suelta. Entonces, cuando la locomotora tira del primer vagón, el segundo permanece estacionario hasta que desaparece la holgura. Con este truco, la locomotora puede hacer que un vagón se mueva a la vez y añadirlo al grupo de vagones en movimiento. ¡Muy inteligente!
Una última cosa interesante. Existe otro tipo de fricción llamada fricción por rodadura. Esto se ve en un camión con neumáticos de goma: bajo el peso del vehículo, los neumáticos se aplanan en la parte inferior. Entonces, cuando el camión está en movimiento, los neumáticos se deforman continuamente y vuelven a su forma adecuada. Esta flexión calienta los neumáticos y donde hay calor hay pérdida de energía. Dado que se conserva la energía, esto significa que las ruedas reducen la velocidad y el camión tiene que quemar más combustible para mantener su velocidad. Los trenes, por el contrario, tienen muy poca fricción de rodadura, porque sus ruedas de acero apenas se deforman. Esto convierte a los trenes en un medio de transporte más eficiente desde el punto de vista energético.
Entonces, verá, es posible que una locomotora tire de un montón de vagones que tienen más masa. Sólo necesitas usar un poco de física.