Atrito

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Quando os corpos sofrem a ação de uma força, geralmente tendem a oferecer uma resistência ao movimento devido a sua inércia. Porém, para alguns casos, a inércia tem menos relevância, dependendo das condições em que o objeto se encontra.

Para um objeto em queda livre, geralmente deve ser considerada a resistência do ar, que aumenta proporcionalmente à sua velocidade e à sua área de seção transversal. Um objeto sobre uma superfície horizontal pode deslizar, se for aplicada uma força. Ou se estiver sobre uma superfície inclinada em relação à horizontal, de modo que haja uma componente diferente de zero da força peso atuando restritamente ao plano da superfície de apoio, conforme mostra a figura 01.

Mas para que ocorra tal deslizamento, é necessário que o somatório das forças seja diferente de zero, ou seja, a força que atua favorável ao movimento tem de ser maior que a força de resistência ao movimento, ou seja, as forças de atrito.

Quando um corpo encontra-se em repouso sobre uma superfície, na iminência de deslizar conforme mostrado nos segundo e terceiro quadros da figura 01, atua sobre ele uma força contrária à força aplicada ou à componente da força peso no respectivo plano, a força de atrito estático F_ate, que o mantém em equilíbrio. Quando o objeto está em movimento, deslizando sobre a superfície, atua uma força dissipativa, denominada força de atrito cinético F_atc, ou seja, força contrária ao movimento do objeto. O termo “ força dissipativa” significa “força não conservativa ou seja, há uma porção de trabalho que não se transforma em energia cinética nem em energia potencial, que transformado em calor."

Geralmente o coeficiente de atrito estático máximo é maior do que o coeficiente de atrito cinético. Experimentalmente, se observa que, uma vez que o objeto está em movimento, para mantê-lo em movimento é necessário aplicar uma força menor do que a força máxima aplicada para iniciar o respectivo movimento.

Matematicamente, a força de atrito estático F_ate é dada pelo produto do coeficiente de atrito estático máximo µ_e pela força de reação normal ao apoio, N, que é igual em módulo à componente vertical da força peso P_y no respectivo plano:

F_ate = µ_e.N

E a força de atrito cinético F_atc é dada pelo produto do coeficiente de atrito cinético µ_c pela força de reação normal ao apoio, N:

F_atc = µ_c.N

Na figura 02 é mostrado um gráfico das forças de atrito F_at em função das forças aplicadas, ou seja, um gráfico de F_ap x F_at.

Microscopicamente, quando um objeto desliza sobre uma superfície, o que acontece basicamente são soldas e quebras entre as partículas que constituem as superfícies que estão em contato.

O descobridor destas duas leis para as forças de atrito foi Leonardo da Vinci (1452–1519) antes mesmo de Isaac Newton (1643–1727) elaborar o conceito de força. Quanto às expressões matemáticas, foram desenvolvidas por Charles Augustin de Coulomb (1736–1806), embora este último tenha se destacado na eletrostática, tendo desenvolvido a conhecida Lei de Coulomb (HALLIDAY 1996).