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Mecânica

Força de Atrito FísicaAugusto Melo

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1 Introdução 15 Atrito ao andar

2 Atrito na F–1 (Vídeo) 16 Roda tracionada

3 Causa do atrito 17 Roda livre

4 Tipos de forças de atrito 18 Tração traseira

5 Tipos de forças de atrito (vídeo) 19 Tração dianteira

6 Características 20 Tração 4 x 4

7 Corpo em repouso 21 Banguela (ponto morto)

8 Corpo em destaque 22 Tipo de superfície

9 Corpo em movimento 23 Coeficiente de atrito e ângulo

10 Gráfico da força de atrito 24 Plano inclinado

11 Características do gráfico (1) 25 Parede

12 Características do gráfico (2) 26 Cabo de guerra

13 Freio ABS (Conceito) 27 Transporte de cargas

14 Freio ABS x Freio comum (vídeo) 28 Força de resistência do ar

( )atForça de atrito F

/augustofisicamelo

O atrito é um fenômeno de grande importância no acontecimentode determinados fatos em nossa vida diária. Se, por um lado,apresenta um caráter útil, por outro, revela um caráter indesejável.

Se não fosse o atrito, nãoseria possível caminharsobre o solo.

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Se não fosse o atrito, seriaimpraticável o movimento deum carro convencional sobre oasfalto.

O atrito também se manifestaem várias situações comoagente dissipador de formas deenergia.

Introdução

Introdução

É aquela que semanifesta em um corpoque esteja em contatocom uma superfícieáspera, desde que ocorpo esteja emmovimento ou apresentetendência a entrar emmovimento.



Uma superfície qualquer,por mais bem polida queseja, sempre apresentairregularidades:saliências e reentrâncias,altos e baixos, enfim,asperezas.

Força de atrito estático e cinético

É comum nos depararmos com a tarefa de empurrar algum objetopesado, como um guarda roupa, e encontrarmos algumadificuldade para tirá-lo do lugar. Tal dificuldade vem do fato de ochão e a base do guarda roupa serem ásperos, e também de oguarda roupa ser muito pesado.



Essa situação se explica pelaexistência de dois tipos de atrito: oestático e o cinético.

Observamos também que não conseguimos mover o guarda roupade imediato. É preciso fazer uma força relativamente grande, e –depois que se consegue estabelecer o movimento – é mais fácilmanter o guarda roupa nesse estado do que tirá-lo do lugar.

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at

F

Módulo:

Direção: a mesma da trajetória.

Sentido: oposto ao movimento ou a tendência deste.

Corpo em repouso: Fat = Fsolicitadora , onde Fat(máx) = µest.N

Corpo em movimento: Fat = µdinâmico.N

O atrito estático é aquele que acontece quando uma força age emum corpo sem fazer com que se mova.



Corpo em repouso:

resultante solicitante0 atF F F

Imagine a seguinte situação: umcorpo é empurrado, mas a forçacom que é empurrado não fazcom que deslize na superfície.Isso indica que a força de atritoagiu impedindo o seumovimento.

O atrito estático é aquele que acontece quando uma força age emum corpo sem fazer com que se mova.



Corpo na iminência de entrar em movimento:

resultante solicitante0 máximaatF F F

at estF máxima

N

O atrito cinético ocorre quando um corpo sofre uma ação demovimento resultante de uma força externa (solicitante).



Corpo em movimento:

cinéticoat cinéticoF N

Quando em movimento a força de atrito permanece com móduloconstante, independentemente da força solicitante (força externa).


atF

solicitanteF

máximaatF

cinéticoatF

0 F

Iminência de movimento

(FDestaque)

Corpo em movimento

µestático > µdinâmico

FatESTÁTICA > Fat DINÂMICA

µestático.N > µdinâmico.N

Isso se deve ao fato dos

encaixes das irregularidades

serem menos acentuados.

Em geral,






Algumas vezes, os valores de µe e µd são tão próximos

que utilizamos um valor único para os dois, nesse caso:

atF N

din estN N

solicitanteF N

µe = µd = µ


Freio ABS

O freio ABS ou travão ABS (acrônimo para a expressão alemãAntiblockier-Bremssystem, embora mais frequentemente traduzidopara a inglesa Anti-lock Breaking System) é um sistema defrenagem (travagem) que evita que a roda bloqueie (quando opedal de freio é pisado fortemente) e entre em derrapagem,deixando o automóvel sem aderência à pista. Assim, evita-se odescontrole do veículo (permitindo que obstáculos sejam desviadosenquanto se freia) e aproveita-se mais o atrito estático, que é maiorque o atrito cinético (de deslizamento).

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Freio ABS



As forças de atrito sãoopostas à tendência demovimento ou ao movimentorelativo das superfícies emcontanto e são tangentes aessas superfícies.



Podemos observar o mesmo fato no movimento das rodas de umcarro ligadas ao motor. Essas rodas são chamadas “rodas de traçãomotora”: o movimento de seu eixo é comandado pelo motor docarro.



Quando aceleramos um carro, as rodas de tração motora“empurram” o chão para trás e, pelo princípio da ação e reação, ochão para trás e, pelo princípio da ação e reação, o chão exerce umaforça de mesma intensidade e sentido contrário, movimentando oautomóvel.



Ainda com o carro em movimento acelerado, a roda que não temtração motora “empurra” o chão para a frente e, na roda, a força deatrito tem sentido oposto, como indica a figura.


Ao acelerarmos o carro, as forças de atrito nas rodas de tração têm omesmo sentido do movimento do automóvel; nas rodas nãotracionadas, têm sentido oposto.

Tração traseira

Movimento do carro

Motor

dinâmicaatFestáticaatF


Tração dianteira

Movimento do carro

Motor

dinâmicaatFestáticaatF



Tração nas quatro rodas

Movimento do carro

Motor

estáticaatF


estáticaatF


( )Banguela ponto morto

Movimento do carro

Motor

sem atuação

dinâmicaatF


dinâmicaatF



O coeficiente de atrito é proporcional ao grau de aspereza dasuperfície.

Areia

Madeira



O coeficiente de atrito é proporcional ao ângulo do plano com ahorizontal.

µe = tg 𝜷



Algumas situações onde o atrito atua:

Plano inclinado em repousoN

P

XP P sen YP P cos

YDireção

Não há movimento N = P cos

XDireção R xF = P m.a = P sen

m.a = sen m g a g sen

x

y

yN = P




Plano

inclinado em

movimento

N

P

XP P sen

YP P cos

YDireção

Não há movimento

N = P cos XDireção R

F = x at

P F

m.a = P sen P cos

m.a = sen cos m g m g

a = sen cos g

x

y

yN = P

Fat



P

externaF

atF

N





Tr

Tr

Fr

Fr

atFr

atFr

10F Nr

10F Nr

20atF Nr

15atF Nr

Cabo de guerra




Transporte horizontal de um corpo através do atritorN

rP

ratF

YDireção

Não há movimento N = P

XDireção R atF = F m.a =

estN

m.a = est

m g max

a = est

g


( )arForça de resistênciado ar F

É aquela que age em um corpo que se move numa região

onde existe ar, agindo sempre contrária ao movimento.

ar

F

Módulo:

Direção: a mesma do movimento.

Sentido: oposto ao sentido do movimento.

Far = k . A . v

Far = k . A . V2 (somente para velocidades muito grandes).

K = coeficiente aerodinâmico

A = área frontal de choque

v = velocidade

( )resForça de resistênciado ar F

O coeficiente aerodinâmico (k) está associado à

dificuldade que o ar tem de passar por um corpo.


ar

F K A V

ar

F Plimite

V

ar

P F r

F a

Movimento

Acelerado

ar

P F

0 é constante.r

F V

Movimento

Uniforme

Queda de uma gota de chuva

FísicaAugusto Melo

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