Acabo de responder otra pregunta similar a esta. Para ayudar a comprender cómo determinar la dirección de la fuerza de fricción, imagine por un momento que la pendiente es muy resbaladiza. Si, por ejemplo, se liberara un cilindro en la pendiente, entonces probablemente se deslizaría cuesta abajo sin girar, es decir, todo el movimiento de traslación y sin movimiento de rotación. A medida que aumentamos lentamente la fricción de la pendiente, el cilindro comenzará a rodar, por lo que la fricción se comporta como una obstrucción que “dispara” el cilindro para que ruede. La dirección de la fricción debe ser cuesta arriba para que el cilindro ruede cuesta abajo.
Podemos usar el mismo análisis para un cilindro que recibe un empujón inicial cuesta arriba. Una vez más, si la pendiente es muy resbaladiza, se deslizará cuesta arriba sin girar. Si aumentamos lentamente la fricción de la pendiente, el cilindro comenzará a rodar en algún momento. En este caso, la dirección de la fuerza de fricción debe ser descendente para que el cilindro ruede cuesta arriba.
Sin embargo, si hay un par externo que impulsa el cilindro cuesta arriba (ver el ejemplo a continuación), la fuerza de fricción actúa cuesta arriba.
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Una vez más, usemos mi ejemplo de pendiente resbaladiza para ayudar a explicar esto. Si la pendiente fuera muy resbaladiza, el cilindro “giraría” y se deslizaría cuesta abajo con la fuerza de fricción actuando cuesta arriba. A medida que aumentamos lentamente la fricción, la dirección de la fuerza de fricción no cambia, pero eventualmente, dada la fricción suficiente, el cilindro ya no “gira” y también deja de deslizarse. En el punto sin deslizamiento, ahora sube por la colina con la fricción aún actuando cuesta arriba.
