Forças de Atrito

Força de Atrito

A força de atrito (Fat) é uma força tangencial à trajetória e tem sempre sentido contrário ao movimento ou à sua tendência e que

surge devido à rugosidade (reentrâncias e saliências muitas vezes microscópicas) que surgem entre as superfícies que estão em contato.

Atrito estático --- corpo em repouso
Atrito dinâmico --- corpo em movimento

Leis empíricas do atrito

“A força de atrito se opõe ao movimento de um corpo que desliza apoiado sobre um plano”.
“A força de atrito se opõe à tendência ao movimento de um corpo que apoiado sobre um plano”.
“A força de atrito é proporcional a força normal () que o plano exerce sobre o corpo, ou seja,
= µ. ”.

Onde:
Fat – intensidade da força de atrito – medida em (N) no SI.

µ -- coeficiente de atrito (grandeza adimensional, ou seja, não tem unidade, pois é a relação entre duas intensidades de forças - µ=Fat/N).

N – intensidade da reação normal de apoio – medida em (N) no SI.
“A intensidade da força de atrito, dentro de certos limites não depende da área aparente de contato”
“ Depois que o movimento foi iniciado, a força de atrito não depende da velocidade”
Força de atrito estático () e força de atrito dinâmico().
Considere um bloco de massa m sujeito a uma força externa de intensidade variável

Quando o corpo estiver em repouso e não houver força externa, Fat=0. Com o corpo permanecendo em repouso, aumentando F, a intensidade da força de atrito estático também aumenta (figuras acima), até que o corpo fique na iminência de movimento (figura abaixo).

Quando o corpo está na iminência de movimento a intensidade da força de atrito estático é máxima. Uma força de intensidade maior que F3 faz com que o corpo entre em movimento e, a partir daí a força de atrito é dinâmica ou cinética.

Depois que o bloco entra em movimento a força de atrito é denominada força de atrito dinâmica, e é sempre a mesma, independente da velocidade.A intensidade da força de atrito dinâmica é ligeiramente menor que a intensidade da força de atrito estática máxima.
Suponha, nos exemplos acima, que se F1 tiver intensidade de 3N, Fat1 também terá intensidade de 3N e o corpo continua em repouso.. Se F2=5N, Fat2=5N e o corpo continua em repouso. Se F3=7N, a máxima intensidade de atrito estático, que corresponde à iminência de movimento, é dada por:

Fate=µ_e.N

Onde, Fate é força de atrito estático máximo ou simplesmente força de atrito estático, µ_e é coeficiente de atrito estático e N a intensidade da força normal, que o bloco troca com o plano.

Portanto o bloco só entrará em movimento com qualquer força que seja maior que 7N. Assim, se aplicarmos por exemplo, 8N o bloco entrará em movimento e agora a força de atrito será dinâmica e dada por:

Fatd=µ_d.N

Onde, Fatd é força de atrito dinâmico, µ_d é coeficiente de atrito dinâmico e N a intensidade da força normal, que o bloco troca com o plano.

Verifica-se experimentalmente que Fate>Fatd e que µ_e> µ_d.

O gráfico abaixo representa todo o processo explicado acima.

O que você deve saber

*
Onde, Fate é força de atrito estático máximo ou simplesmente força de atrito estático, µ_e é coeficiente de atrito estático e N a intensidade da força normal, que o bloco troca com o plano.

*

Onde, Fatd é força de atrito dinâmico, µ_d é coeficiente de atrito dinâmico e N a intensidade da força normal, que o bloco troca com o plano.


* Quando se referir ao coeficiente de atrito estático, µe, estará se referindo à Fatemáximo e deverá se utilizar o µemáximo tal que

* Constata-se experimentalmente que Fate > Fatd e que µ_e > µ_d, pois as reentrâncias e saliências das superfícies em contato estão mais encaixadas com o corpo em repouso, dificultando mais a movimentação.
* Quando um exercício não fizer distinção entre os coeficientes de atrito estático e dinâmico (cinético), devemos supô-los iguais, ou seja, µ_e=µ_d .
* O coeficiente de atrito e consequentemente a força de atrito não depende da área das superfícies que estão em contato. Assim, não importa se os pneus de um mesmo carro sejam mais ou menos largos, a força de atrito é a mesma, ou, se o mesmo bloco

se desloca para a direita e qualquer uma das três posições acima, a força de atrito é a mesma.
*Quanto maior for o peso de um corpo, maior será a força de contato () que ele troca com o apoio e maior será a força de atrito, pois Fat=µN.
* Para um corpo apoiado ou se deslocando sobre um plano horizontal a força de atrito estático ou dinâmico será fornecido por:

Fat=µN – como o corpo não sobe nem desce, N=P=mg --- Fat=µN=µP --- Fat=µmg
* O coeficiente de atrito depende apenas das superfícies que estão em contato. Assim, o mesmo bloco sobre a mesma mesa terão o mesmo coeficiente de atrito m na Terra ou na Lua. Mas, a força de atrito Fat na Terra, sobre o mesmo bloco serámaior do que na Lua, pois g_T > g_L.
* Para que um veículo que se mova em alta velocidade deve ter sua resistência do ar diminuída, por isso devem ser baixos e largos e deve aumentar a força vertical para baixo (compressão com o solo), originada entre outros, pelos aerofólios.
Os aerofólios nos carros, o contrário dos aviões, são voltados para cima de modo que o ar que flui por baixo sofra menor pressão do que o que passa por cima. Assim, o ar que flui na parte superior cria uma pressão aerodinâmica que mantém o veículo colado ao solo e com maior estabilidade nas curvas, gerando uma força vertical para baixo que muitas vezes chega a ser quatro vezes maior que o peso do próprio carro.

Como o peso do carro aumenta, a força de atrito com o solo aumenta, pois Fat=µN=µP, provocando assim maior aderência ao solo.A maioria dos carros de corrida possuem aerofólios traseiros e dianteiros.


* Muitas vezes a força de atrito ajuda no deslocamento, como por exemplo:


É graças à força de atrito que andamos. O pé, em contato com o solo empurra-o para trás () e o solo reage sobre o pé e

consequentemente sobre nós () empurrando-nos para a frente. Se o solo estiver muito liso ou com óleo ou estivermos sobre uma pista de gelo, o atrito fica desprezível, não surgem forças, escorregamos e caímos.
A força de atrito também pode servir como força motora no deslocamento de um veículo. Observe a figura. Se você quiser

acelerar o carro para a esquerda, o motor do mesmo deve fazer o eixo e consequentemente a roda girar no sentido anti-horário.
O pneu empurra o solo para trás () e o solo reage sobre o pneu e consequentemente sobre o carro (), movendo-o para a direita.
Em rodas com tração a força de atrito sobre o móvel é a favor do movimento e, em rodas sem tração, é contrária ao movimento.

Fonte: http://www.fisicaevestibular.com.br