Qualquer contato entre dois corpos resulta em uma força de atrito. Nesse caso, não importa em que estado agregado da matéria os corpos estão, se eles se movem em relação um ao outro ou estão em repouso. Neste artigo, consideraremos brevemente quais tipos de atrito existem na natureza e na tecnologia.
Atrito de repouso
Para muitos, pode ser uma ideia estranha que o atrito dos corpos exista mesmo quando eles estão em repouso um em relação ao outro. Além disso, essa força de atrito é a maior força entre outros tipos. Ela se manifesta quando tentamos mover qualquer objeto. Pode ser um bloco de madeira, uma pedra ou até mesmo uma roda.
A razão para a existência da força de atrito estático é a presença de irregularidades nas superfícies de contato, que interagem mecanicamente umas com as outras de acordo com o princípio pico-vale.
A força de atrito estático é calculada usando a seguinte fórmula:
Ft1=µtN
Aqui N é a reação do suporte com que a superfície atua sobre o corpo ao longo da normal. O parâmetro µt é o coeficiente de atrito. Isso depende deo material das superfícies de contato, a qualidade do processamento dessas superfícies, sua temperatura e alguns outros fatores.
A fórmula escrita mostra que a força de atrito estático não depende da área de contato. A expressão para Ft1 permite calcular a chamada força máxima. Em vários casos práticos, Ft1 não é o máximo. É sempre igual em magnitude à força externa que procura tirar o corpo do repouso.
Descanso A fricção desempenha um papel importante na vida. Graças a isso, podemos nos mover no chão, empurrando com as solas dos pés, sem escorregar. Quaisquer corpos que estão em planos inclinados ao horizonte não escorregam devido à força Ft1.
Atrito durante o deslizamento
Outro tipo de atrito importante para uma pessoa se manifesta quando um corpo desliza sobre a superfície de outro. Este atrito surge pela mesma razão física que o atrito estático. Além disso, sua força é calculada usando uma fórmula semelhante.
Ft2=µkN
A única diferença com a fórmula anterior é o uso de diferentes coeficientes para atrito de deslizamento µk. Os coeficientes µk são sempre menores que os parâmetros semelhantes para atrito estático para o mesmo par de superfícies de atrito. Na prática, esse fato se manifesta da seguinte forma: um aumento gradual da força externa leva a um aumento do valor de Ft1 até atingir seu valor máximo. Depois disso elacai drasticamente em várias dezenas de por cento para o valor Ft2 e é mantido constante durante o movimento do corpo.
Coeficiente µk depende dos mesmos fatores que o parâmetro µt para atrito estático. A força de atrito deslizante Ft2 praticamente não depende da velocidade de movimento dos corpos. Somente em altas velocidades torna-se perceptível a diminuição.
A importância do atrito deslizante para a vida humana pode ser vista em exemplos como esqui ou patinação. Nestes casos, o coeficiente µk é reduzido modificando as superfícies de atrito. Pelo contrário, polvilhar estradas com sal e areia visa aumentar os valores dos coeficientes µk e µt.
Frito de rolamento
Este é um dos tipos de atrito importantes para o funcionamento da tecnologia moderna. Está presente durante a rotação dos rolamentos e o movimento das rodas dos veículos. Ao contrário do atrito de deslizamento e repouso, o atrito de rolamento é devido à deformação da roda durante o movimento. Essa deformação, que ocorre na região elástica, dissipa energia por histerese, manifestando-se como uma força de atrito durante o movimento.
O cálculo da força máxima de atrito de rolamento é realizado de acordo com a fórmula:
Ft3=d/RN
Ou seja, a força Ft3, como as forças Ft1 e Ft2, é diretamente proporcional à reação do suporte. No entanto, também depende da dureza dos materiais em contato e do raio da roda R. O valord é chamado de coeficiente de resistência ao rolamento. Ao contrário dos coeficientes µk e µt, d tem a dimensão do comprimento.
Como regra, a razão adimensional d/R acaba sendo 1-2 ordens de grandeza menor que o valor µk. Isso significa que o movimento dos corpos com a ajuda do rolamento é muito mais favorável energeticamente do que com a ajuda do deslizamento. É por isso que o atrito de rolamento é usado em todas as superfícies de atrito de mecanismos e máquinas.
Ângulo de atrito
Todos os três tipos de manifestações de atrito descritos acima são caracterizados por uma certa força de atrito Ft, que é diretamente proporcional a N. Ambas as forças são direcionadas em ângulos retos uma em relação à outra. O ângulo que sua soma vetorial forma com a normal à superfície é chamado de ângulo de atrito. Para entender sua importância, vamos usar esta definição e escrevê-la na forma matemática, temos:
Ft=kN;
tg(θ)=Ft/N=k
Assim, a tangente do ângulo de atrito θ é igual ao coeficiente de atrito k para um determinado tipo de força. Isso significa que quanto maior o ângulo θ, maior a força de atrito em si.
Atrito em líquidos e gases
Quando um corpo sólido se move em um meio gasoso ou líquido, ele colide constantemente com partículas desse meio. Essas colisões, acompanhadas por uma perda de velocidade do corpo rígido, são a causa do atrito em substâncias fluidas.
Este tipo de atrito é altamente dependente da velocidade. Assim, em velocidades relativamente baixas, a força de atritoacaba sendo diretamente proporcional à velocidade do movimento v, enquanto em altas velocidades estamos falando de proporcionalidade v2.
Existem muitos exemplos desse atrito, desde o movimento de barcos e navios até o voo de aeronaves.
