Qualquer movimento na natureza e na tecnologia, que envolva a presença de contato físico entre corpos sólidos, é acompanhado de atrito. Neste artigo, daremos exemplos da força de atrito e mostraremos em quais casos ela desempenha um papel útil e em quais é indesejável.
Quais são os tipos de atrito entre sólidos
Neste artigo, consideraremos apenas exemplos de forças de atrito que atuam entre objetos sólidos que têm contato físico entre si.
Um dos tipos importantes de atrito é o atrito estático. Com base no próprio nome, pode-se supor que se manifesta quando um corpo repousa sobre a superfície de outro. Todo mundo sabe que, para mover um objeto pesado de seu lugar, é necessário aplicar alguma força externa direcionada ao longo da superfície de contato desse objeto e da superfície sobre a qual ele está. Esta força é neutralizada pela força de atrito estático. Atua entre as superfícies de contato dos corpos. O atrito de repouso surge devido à presença de rugosidade nas superfícies de contato, não importa quãoeles não eram suaves.
O segundo tipo de atrito que veremos é o atrito deslizante. Também surge devido à rugosidade mencionada, quando os corpos começam a se mover em relação uns aos outros por deslizamento. A direção e o ponto de aplicação da força de atrito deslizante são exatamente os mesmos do atrito estático. A única diferença entre essas forças é que a força de deslizamento é sempre menor que a força de repouso.
O terceiro tipo de atrito, que não desempenha um papel menor na tecnologia do que os dois primeiros, é o atrito de rolamento. Como o próprio nome diz, aparece quando um corpo rola na superfície de outro. A razão para o atrito de rolamento está na histerese da deformação, que leva à "dispersão" da energia cinética do corpo de rolamento. Em vários casos práticos, esta força de atrito é 10-100 ou mais vezes menor do que os tipos anteriores de atrito considerados.
Todos os tipos de forças de atrito são diretamente proporcionais à força de reação de apoio com que esta atua sobre o corpo em questão.
Dano e benefício da força de atrito estático: exemplos
De todos os tipos de atrito mencionados, talvez o atrito estático seja o mais "inofensivo". O fato é que, na prática, quase sempre desempenha um papel útil. Seu único ponto negativo é que é maior que o atrito de deslizamento. Este último fato significa que para qualquer início de movimento é necessário aplicar um grande esforço. Por exemplo, para começar a esquiar na neve, primeiro você precisa literalmente "arrancá-los" da superfície da neve.
Existem muitos exemplosuso da força de atrito estático. Vamos listá-los:
- Pregos e parafusos que prendem firmemente dois corpos sólidos de madeira, plástico e metal juntos desempenham sua função pela ação da força em questão.
- Andar uma pessoa, dirigir carros nas estradas se deve ao fato de que o atrito estático é maior que o atrito de deslizamento. Caso contrário, seria difícil para nós nos movermos, pessoas e veículos deslizariam em um só lugar.
- Quaisquer corpos que repousam sobre superfícies inclinadas são devidos à ação do atrito estático. Se este último não existisse, seria impossível colocar um freio de mão em um carro em uma ladeira ou qualquer item doméstico em uma mesa que tenha uma leve inclinação para o horizonte.
Frito de deslizamento e seus benefícios
Ao contrário do atrito estático, que desempenha principalmente um papel positivo na vida humana, o atrito deslizante geralmente é uma força prejudicial. No entanto, dois exemplos úteis de força de atrito deslizante podem ser dados:
- Como o atrito de deslizamento leva ao aquecimento da superfície dos objetos (a maneira natural e mais fácil de converter energia mecânica em calor), esse efeito pode ser usado para aumentar a temperatura dos corpos. Então, nos tempos antigos, nossos ancestrais faziam fogo usando fricção deslizante.
- Quando o motorista quer parar o veículo, ele pressiona o pedal do freio. Neste caso, os discos de freio deslizam dentro do aro da roda e diminuem sua rotação.
Atrito de deslizamento prejudicial
Exemplos da ação de atrito deslizante são o movimento de um armário no chão quando queremos reorganizá-lo em uma sala, o deslizamento de um esquiador e de um skatista, o deslizamento das rodas de um carro quando estão bloqueadas ou ao dirigir em uma estrada escorregadia, deslizamento entre as partes em atrito dos mecanismos de várias máquinas.
Em todos esses casos, o atrito de deslizamento desempenha um papel prejudicial. Esses exemplos dos malefícios do atrito de deslizamento se devem ao fato de que ele impede o movimento mecânico e "consome" uma certa quantidade de energia cinética (esquis, patins, partes móveis de máquinas). Além disso, a conversão de energia mecânica em energia térmica leva ao aquecimento das peças em atrito. Um aumento em sua temperatura leva a uma mudança na estrutura microscópica, que viola as propriedades dos materiais. Finalmente, os exemplos listados da força de atrito deslizante levam ao desgaste das superfícies de atrito, ao aparecimento de ranhuras indesejadas nelas e ao afinamento.
A fricção de rolamento e seus danos e benefícios
Se considerarmos na raiz a questão da utilidade da força de atrito de rolamento, verifica-se que ela não existe. De fato, o atrito de rolamento sempre impede a rotação mecânica, leva ao desgaste das peças de trabalho e ao seu aquecimento indesejável. No entanto, o fenômeno de rolamento é amplamente utilizado na engenharia (rolamentos, rodas de veículos). Isso é explicado pelo fato de que a força de atrito de rolamento é muito menor que a força de deslizamento similar, o que reduz sua escala em ordens de grandeza.influência prejudicial.
Aumento e diminuição das forças de atrito
Como vimos acima nos exemplos, as forças de atrito estático e deslizante são às vezes úteis e às vezes prejudiciais. A esse respeito, a humanidade há muito usa métodos para alterar a escala de atrito, tanto no sentido de aumentar a força correspondente, quanto no sentido de sua diminuição.
Grandes exemplos de como aumentar a força de atrito são aspergir areia e sal no gelo das estradas. Como resultado dessas ações, há um aumento na rugosidade da superfície do gelo e, como resultado, um aumento nas forças de atrito estático e deslizante.
Outra maneira de aumentar as forças em questão é usar superfícies especiais. Um exemplo marcante é a superfície do pneu de inverno de um carro, que é caracterizada por uma banda de rodagem profunda e pela presença de pontas de metal.
Durante o esqui, bem como durante a rotação de rolamentos de vários mecanismos, o atrito desempenha um papel negativo. Para reduzi-la, são utilizados lubrificantes especiais, geralmente à base de gorduras (cera, litol).
