O fenômeno do atrito na vida humana desempenha um papel positivo e negativo. Por um lado, sem sua presença, o movimento seria impossível, por outro lado, devido ao atrito, ocorrem grandes perdas de energia e materiais de trabalho. No artigo, consideraremos do ponto de vista da física o que é o atrito e como encontrar o coeficiente de atrito.
Fenômeno de atrito
A fricção é um fenômeno de contato que ocorre na zona de contato entre diferentes corpos e que neutraliza qualquer movimento mútuo.
Na mecânica do movimento dos sólidos, distinguem-se três tipos de atrito:
- agindo em repouso;
- agindo enquanto as superfícies deslizam umas sobre as outras;
- causado por corpos rolantes.
O atrito de repouso ocorre quando aplicamos uma força tangencial externa a uma superfície de um corpo para movê-lo. Um exemplo notável de atrito de deslizamento é o deslizamento de esquis na neve. Finalmente, o atrito durante o rolamentose manifesta quando a roda do veículo está rolando na estrada.
Fórmula para determinar a força de atrito
Em física, os tipos de atrito listados são descritos pela mesma fórmula ao calcular as forças atuantes. Esta fórmula fica assim:
Ft=µN.
A força de atrito Ft é igual ao produto do coeficiente de atrito µ pela reação do suporte N. Ao considerar o tipo de atrito correspondente, apenas o valor do coeficiente µ, que é uma quantidade adimensional, muda.
No caso de forças de atrito estático e deslizante, o valor de µ é cerca de décimos de unidade. µ depende dos materiais de contato, da rugosidade da superfície e não depende da área de contato ou velocidade de deslizamento.
Para atrito de rolamento, o coeficiente µ (normalmente denotado CR) depende das características de elasticidade do corpo de rolamento, da sua dureza, do raio de rolamento e de alguns outros fatores. Para a maioria dos materiais, esse fator de rolamento está em centésimos e milésimos de unidade.
Como existem muitos fatores que afetam o valor de µ, não existe uma fórmula matemática definida para o seu cálculo. Respondendo à pergunta de como encontrar o coeficiente de atrito, deve-se dizer que ele é medido experimentalmente.
Determinando o coeficiente µ
Neste parágrafo, consideraremos duas formas de determinação prática do valor de µ usando o exemplo de deslizamento e atrito de repouso.
A primeira maneira de responder à questão de como encontrar o coeficiente de atrito,consiste em colocar uma barra sobre um plano horizontal, à qual é fixado um dinamômetro. A barra e o avião são feitos do par de materiais investigados, por exemplo, vidro e madeira. Movendo a barra uniformemente, segurando o dinamômetro, você pode determinar a força de deslizamento Ft. Conhecendo a massa m da barra, o coeficiente µ é calculado da seguinte forma:
µ=Ft / (mg).
O segundo método é conveniente para determinar µ para atrito estático. Para fazer isso, você precisa colocar uma barra em um plano horizontal. Então, uma extremidade do avião deve ser levantada lentamente, inclinando-a em um determinado ângulo em relação ao horizonte. Em um certo ângulo θ, a barra começará a deslizar para fora da superfície. Medindo este ângulo, o coeficiente de atrito µ pode ser determinado a partir da equação:
µ=tg(θ).
Medir µ para atrito de rolamento envolve o uso de uma configuração mais sofisticada chamada pêndulo inclinado. O cálculo de µ neste caso é realizado estudando as equações da dinâmica do movimento.
