Resumo Teórico
Força de Atrito

 

      Vamos fazer um pequenina experiência:

            Aí mesmo, na frente do computador, pegue um corpo qualquer, exerça uma força na diagonal de cima para baixo com a sua mão e tente movimentá-lo em qualquer sentido, como indica o esquema abaixo:

Você verá que este corpo exerce uma força contra o movimento do corpo. Esta força é chamada de FORÇA DE ATRITO (), veja a separação das forças:

O atrito é provocado pela aspereza, ou seja, pela rugosidade superfícies em contato. Quando uma superfície é esfregada na outra, tendem a se interpenetrarem, oferecendo, assim, uma resistência ao movimento relativo.

Cientistas, concordam que o atrito é provocado pela coesão das moléculas localizadas nas superfícies que se estão em contato.

Esta adesão superficial ocorre por que nos pontos de contato as moléculas de cada superfície estão tão próximos que passam a exercer forças intermoleculares entre si. Portanto, desta maneira, nos pontos de contato as moléculas são praticamente "soldadas a frio".

A força de atrito, pode ser associada a ruptura destas soldas diminutas. Experiências mostram que neste processo de ruptura, pequenos fragmentos de uma superfície pode ser cortada e transportada para a outra superfície.

Vale lembrar que a força de atrito em superfície que "rola" é menor do que em superfície que desliza na outra, pois as soldas microscópicas são "descascadas" e não "cortadas" como no outro modo de atrito.

O atrito está presente em quase todo o tipo de movimento e é muito útil em alguns e inútil em outros.

O atrito pode ser muito útil em movimento como o andar, se não houvesse atrito entre a sola de nossos sapatos e o chão jamais poderíamos andar. Imagine como seria andar em uma pista de gelo.

Há atrito também entre as rodas do carro e a superfície da rua, repare que as rodas possuem saliências que servem para facilitar ao atrito e melhorar o movimento.

Atrito inúteis podem ser o que causam desgastes em peças de máquinas, ou qualquer peças móveis. 

Nunca se esqueça que meios como o ar, a água também causa uma resistência 

TIPOS DE ATRITO

ATRITO  ESTÁTICO

É o atrito que atua enquanto o corpo está em repouso. Este atrito foi estudado pela primeira vez pelo cientista francês Coulomb (1736-1806).

Ele pegou um corpo em repouso e sobre ele foi efetuando uma força com o intuito de movimentá-lo.

Sob a ação desta força a superfície reagia exercendo sobre o corpo uma força de atrito . Nos primeiros instantes Coulomb percebeu que o corpo não se movimentava porque o a equilibrava o sistema, de acordo com a 1ª Lei de Newton. Mas, depois de continuar exercendo força, o físico conseguiu fazer o corpo se movimentar. Coulomb determinou experimentalmente a força mínima necessária para fazer o corpo movimentar. Essa força é chamada de FORÇA DE ATRITO ESTÁTICO ou FORÇA DE ATRITO DE DESTAQUE (ARRANQUE).

Desta maneira a força de atrito varia de zero (quando não há solicitação de movimento) até um valor máximo, chamado de força de atrito de destaque.

Note que a força de atrito estático é igual a força mínima necessária para iniciar o movimento. 

Por estas experiências, Coulomb estabeleceu algumas leis:

  1. a força de atrito estático é independente da área de contato entre as duas superfícies;
  2. a força de atrito estático é dependente da natureza das superfícies de contato;
  3. a força de atrito estático é proporcional à força normal (perpendicular às superfícies).

A constante de proporcionalidade só depende da natureza das superfície em contato e é chamado de coeficiente de atrito estático.

 

ATRITO DINÂMICO OU CINÉTICO

Atrito dinâmico é quando há movimento relativo entre os corpos.

Existem dois tipos de atritos dinâmicos: o de deslizamento ou escorregamento e o de rolamento. O primeiro é quando uma superfície escorrega sobre a outra sem que nenhum dos dois gire, como no exemplo dado no inicio desta página; e o de rolamento é quando um dos dois gira, como o movimento de uma roda. É claro que em algumas situações podem existir os dois tipos de atritos dinâmicos ao mesmo tempo.

No atrito de deslizamento vimos que para iniciar movimento temos que ter uma força mínima maior que a força de atrito de destaque, mas veremos na experiência a seguir que para manter este mesmo corpo em movimento é preciso uma força menor que a força de atrito de destaque, veja:

Esta força menor é chamada de força de atrito dinâmico e tem as seguintes características:

·         é menor que a força de atrito estático para as mesmas superfícies;

·         é independente das áreas de contato;

·         para velocidades não muito altas é independentes da velocidade;

·         é proporcional à reação normal de apoio. 

, onde a é o coeficiente de atrito dinâmico.

Um exemplo deste fenômeno é quando empurramos um carro, inicialmente em repouso. Primeiramente exercemos uma força grande até o carro iniciar movimento, mas depois exercemos uma força menor para mantê-lo em movimento.

Para um par de superfície de mesmo material, o coeficiente de atrito dinâmico é menor que o estático.

A força de atrito dinâmico varia com a velocidade. Para velocidades pequenas ela tem um valor constante.

Quando resolvemos exercícios que não especifica se o coeficiente de atrito é dinâmico ou estático, supomos que = .

O coeficiente de atrito permite saber se a superfície exerce pouca ou muita resistência ao movimento. Quanto maior o coeficiente de atrito, maior será a aspereza da superfície.

 


OBSERVAÇÃO 

        Como já vimos é um vetor. Porém, muitos autores indicam , mas não relacionam com a relação matemática:

       Note que a Normal também é um vetor , porém a força de atrito está na direção perpendicular a esta força.

    Para solucionarmos este problema basta lembrarmos que a força de atrito sempre se opõe a direção do movimento (), dessa forma o vetor força de atrito () é oposto ao vetor () velocidade  

= - .

    Assim, a força de atrito pode ser escrito como: 

= - m · || · .