A força de atrito () 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.

 

Quando o atrito for estático ele se refere à corpos em repouso e chamaremos essa força de força de atrito estático ()

Quando o atrito for dinâmico ele se refere à corpos em movimento e chamaremos essa força de força de atrito dinâmico ()

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 apoiado sobre um plano”.

“A força de atrito é proporcional a força normal () que  o plano exerce sobre o corpo, ou seja,  = μ. ”.

Onde:

F_at  intensidade da força de atrito medida em newton (N) no SI.

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

N intensidade da reação normal de apoio medida em newton (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”

 Leia atentamente e procure entender as explicações baseadas na sequência abaixo:

Considere um bloco de massa m sobre um plano horizontal, sujeito a uma força externa F de intensidade variável.

Quando o corpo estiver em repouso e não houver força externa, F_at = 0

Com o corpo permanecendo em repouso, aumentando a intensidade da força externa , a intensidade da força de atrito estático também aumenta (figuras acima), até que o corpo fique na iminência de movimento (figura abaixo).

Na expressão acima, μ_e é coeficiente de atrito estático e N a intensidade da força normal, que o bloco troca com o plano.

Qualquer valor de força externa aplicada com intensidade maior ou igual a F₃ faz com que o corpo entre em movimento e, a partir daí a força de atrito é dinâmica ou cinética.

Essa força de atrito dinâmico ou cinético que surge depois que o bloco entrou em movimento

é sempre a mesma, independente da velocidade e da força externa e sua intensidade é fornecida pela expressão: F_atd = μ_d.N

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

A intensidade da força de atrito dinâmica é ligeiramente menor que a intensidade da força de atrito estática máxima.

Exemplo numérico:

Suponha, nos exemplos acima, que se F₁ tiver intensidade de 3N, F_at1 também terá intensidade de 3N e o corpo continua em repouso.

Se F₂ = 5N, F_at2 = 5N e o corpo continua em repouso.

Se F₃ = 7N, for a máxima intensidade de atrito estático, que corresponde à iminência de movimento, sua intensidade será dada por: F_ate=μ_e.N

Onde, F_ate é a intensidade da 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 ou igual a 7N.

Assim, se aplicarmos, por exemplo, 8N, 15N ou 20 N, o bloco entrará em movimento e agora a força de atrito será dinâmica e dada por: F_atd=μ_d.N.

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

Verifica-se experimentalmente que F_ate > F_atd e que μ_e > μ_d.

O gráfico abaixo representa todo o processo explicado acima.

 

O que você deve saber, informações e dicas

 

Onde, F_ate é a intensidade da 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, F_atd é a força de atrito dinâmico, μ_d é o 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, μ_e, estará se referindo  à F_atemáximo e deverá se utilizar o μ_emáximo,

Constata-se experimentalmente que F_ate > F_atd 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.

Para um corpo de massa m apoiado ou se deslocando sobre um plano horizontal a intensidade da força de atrito estático ou dinâmico será fornecida por:

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 μ na Terra ou na

Lua. Mas, a força de atrito F_at na Terra, sobre o mesmo bloco será maior do que na Lua, pois g_T > g_L.

Para que um veículo 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 (veja primeira figura abaixo) 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 normal N que ele troca com o solo também aumenta fazendo com que a força de atrito com o solo aumente, pois F_at = μN= μP, provocando assim maior aderência ao solo.

A maioria dos carros de corrida possui 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 com força de intensidade F_at e o solo, pelo princípio da ação e reação,reage sobre o pé e

consequentemente sobre nós com força de mesma intensidade F_at 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 de atrito e, ao tentar andar,escorregamos e caímos.

Em rodas com tração a força de atrito sobre o móvel é a favor do movimento

Em rodas sem tração, com o veículo se movendo para a esquerda, no ponto de contato da roda com o solo, devido ao atrito, a roda tenta puxar o solo para a esquerda e o solo reage sobre a roda e

consequentemente sobre o carro, no ponto de contato, com força contrária (para a direita) de intensidade F_at, fazendo com que ela gire no sentido anti horário, pois deve acompanhar o carro.

Ou ainda, em rodas sem tração, por inércia a roda tende a ficar parada, mas como ela deve acompanhar o carro, ela deve girar.

Em rodas sem tração a força de atrito sobre o móvel é contrária ao movimento.

Os freios antitravamento (ABS, anti-lock braking system) ajudam a parar melhor o carro   eles

eles previnem o travamento das rodas e proporcionam uma distância de frenagem mais curta em superfícies escorregadias, evitando o descontrole do veículo.

Ele mantém as rodas sempre na iminência de deslizar, aproveitando melhor o atrito estático máximo, que é maior que o atrito cinético (de deslizamento).

Quando a força aplicada pelos freios através da pressão aplicada no pedal chega aumentada até as rodas, estando elas na iminência de movimento (força de atrito de destaque), o sistema ABS libera instantaneamente a roda impedindo seu travamento e mantendo assim a força de atrito máxima (força de atrito de destaque) que é superior à força de atrito cinética ou dinâmica que surgiria, caso ele deslizasse.

O processo é repetido instantânea e sucessivamente conforme o gráfico acima.

Confira os exercícios com resoluções comentadas