Podemos
perceber a existência da força de atrito e entender as
suas características através de uma experiência
muito simples. Tomemos uma caixa bem grande, colocada no solo, contendo
madeira. Podemos até imaginar que, à menor força
aplicada, ela se deslocará. Isso, no entanto, não ocorre.
Quando a caixa ficar mais leve, à medida que formos retirando
a madeira, atingiremos um ponto no qual conseguiremos movimentá-la.
A dificuldade de mover a caixa é devida ao surgimento da força
de atrito Fat entre o solo e a caixa.
Várias
experiências como essa levam-nos às seguintes propriedades
da força de atrito (direção, sentido e módulo):
As forças de atrito resultantes do contato entre os dois
corpos sólidos são forças tangenciais à
superfície de contato. No exemplo acima, a direção
da força de atrito é dada pela direção
horizontal. Por exemplo, ela não aparecerá se você
levantar a caixa.
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A força
de atrito tende sempre a se opor ao movimento relativo das
superfícies em contato. Assim, o sentido da força
de atrito é sempre o sentido contrário ao
movimento relativo das superfícies. |
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Sobre
o módulo da força de atrito cabem aqui alguns esclarecimentos:
enquanto a força que empurra a caixa for pequena, o valor
do módulo da força de atrito é igual à
força que empurra a caixa. Ela anula o efeito da força
aplicada.
Uma
vez iniciado o movimento, o módulo da força de atrito
é proporcional à força (de reação)
do plano-N.
Escrevemos:
O coeficiente
é conhecido como coeficiente de atrito. Como a força
de atrito será tanto maior quanto maior for
,
vê-se que ele expressa propriedades das superfícies em
contato (da sua rugosidade, por exemplo). Em geral, devemos considerar
dois coeficientes de atrito: um chamado cinemático
e outro, estático,
.
Em geral,
,
refletindo o fato de que a força de atrito é ligeiramente
maior quando o corpo está a ponto de se deslocar (atrito estático)
do que quando ela está em movimento (atrito cinemático).
O
fato de a força de atrito ser proporcional à força
de reação normal representa a observação
de que é mais fácil empurrar uma caixa à medida
que a vamos esvaziando. Representa também por que fica mais
difícil empurrá-la depois que alguém se senta
sobre ela (ao aumentar o peso N também aumenta).
| Podemos
resumir o comportamento do módulo da força de
atrito em função de uma força externa aplicada
a um corpo, a partir do gráfico ao lado.
Note-se
nesse gráfico que, para uma pequena força aplicada
ao corpo, a força de atrito é igual à
mesma. A força de atrito surge tão somente para
impedir o movimento. Ou seja, ela surge para anular a força
aplicada. No entanto, isso vale até um certo ponto.
Quando o módulo da força aplicada for maior
do que
o
corpo se desloca. Esse é o valor máximo atingido
pela força de atrito. Quando o corpo se desloca, a
força de atrito diminui, se mantém constante
e o seu valor é
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Marques e Ueta
