Quando empurramos ou puxamos um determinado objeto tentando movê-lo, percebemos que existe certa dificuldade para colocá-lo em movimento. Essa dificuldade deve-se à força de atrito, que é uma força que se opõe ao movimento de objetos que estão sob a ação de uma força. Ela age paralelamente à superfície de contato e em sentido contrário à força aplicada sobre um corpo. Veja o exemplo de um bloco sobre uma superfície na figura abaixo:
A força de atrito age em sentido contrário ao da força que causa o movimento do bloco
A força de atrito deve-se à existência de rugosidades na superfície de contato do objeto com o solo. Essas rugosidades não são observadas macroscopicamente, mas são elas que dificultam o movimento. Observe na figura abaixo as irregularidades que existem no contato entre o bloco e a superfície:
A força de atrito deve-se às rugosidades da superfície e do objeto
A força de atrito depende de dois fatores:
Do tipo dos materiais que estão em contato: cada material tem suas características próprias. Quanto mais “lisos” ou “polidos” estiverem os objetos em contato, menor será a força de atrito. Essa propriedade é definida numericamente pelo coeficiente de atrito, que pode ser dinâmico ou estático, possuindo um valor diferente para cada material.
Força normal: trata-se da reação normal à superfície sobre a qual o corpo está apoiado e depende do peso do objeto. Quanto maior for a força normal, maior será a força de atrito.
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Existem dois tipos de força de atrito: Força de atrito estático e Força de atrito dinâmico.
Força de atrito estático
Imagine que o bloco da figura acima esteja em repouso, mas deseja-se colocá-lo em movimento. Inicialmente se aplica uma força F, porém, ele continua em repouso, pois a força de atrito aumentará conforme se aumenta a intensidade da força F. Enquanto o bloco, mesmo sob a ação dessa força, continua em repouso, a força de atrito é denominada estática. Existe um determinado valor de F em que o bloco fica na iminência de movimento. Nesse ponto, a força de atrito é máxima e recebe o nome de força de atrito estático máxima. O movimento somente iniciará quando a força F for superior a essa força. A força de atrito estático é calculada com a equação:
Fatest = μest . N
Sendo:
Fatest é a força de atrito estático;
μest é o coeficiente de atrito estático;
N é a Força Normal.
Força de atrito dinâmico
Quando o movimento iniciar-se, o objeto ficará sujeito à força de atrito dinâmico ou cinético, que somente atua se o corpo estiver movendo-se e no sentido contrário ao movimento do objeto. Agora a fórmula a ser utilizada é a seguinte:
Fatd = N . μd
Sendo:
Fatd é a força de atrito dinâmico;
μd é o coeficiente de atrito dinâmico;
N é a Força Normal.
Os coeficientes de atrito estático e dinâmico são grandezas adimensionais, ou seja, não possuem unidade de medida e são representadas apenas pelo seu valor numérico.
Também é importante observar que o atrito dinâmico sempre será menor do que o atrito estático máximo. Isso se deve ao fato de que o coeficiente de atrito estático é maior que o coeficiente de atrito dinâmico:
μest > μd
Para colocar um objeto em movimento, é preciso fazer mais força do que para mantê-lo em movimento. Veja na tabela abaixo alguns valores de coeficientes de atrito dinâmico e cinético para alguns materiais:
|
Materiais |
μest |
μd |
|
Madeira sobre madeira |
0,4 |
0,2 |
|
Gelo sobre gelo |
0,1 |
0,03 |
|
Borracha sobre cimento seco |
1 |
0,8 |
|
Aço sobre aço (seco) |
0,8 |
0,6 |
|
Aço sobre aço (lubrificado) |
0,1 |
0,05 |
|
Madeira sobre neve |
0,5 |
0,2 |
Coeficientes de atrito estático e dinâmico para diferentes tipos de materiais
A importância da força de atrito
O atrito, muitas vezes, é visto como algo negativo. Que ver alguns exemplos? O atrito provoca desgaste em peças de máquinas, em solas de sapato; para vencer, o atrito os automóveis gastam mais combustível, entre outros. Porém, sem o atrito, seria impossível realizar algumas atividades essenciais, como andar ou colocar um automóvel em movimento. Entenda a razão:
Uma pessoa, ao caminhar, empurra o chão para trás com os seus pés. Isso faz com que surja uma força atrito em sentido contrário, ou seja, o chão passa a exercer uma força sobre a pessoa, empurrando-a para frente. Se não houvesse o atrito, ocorreria algo de forma semelhante a quando se tenta andar sobre um chão muito bem encerado ou com sabão. As pessoas escorregariam e jamais conseguiriam andar.
Quanto as rodas de um automóvel começam a girar, passa a existir um atrito entre elas e o chão que as impulsiona para frente. Se não houvesse o atrito, as rodas girariam, mas o carro não se movimentaria.
Por Mariane Mendes
Graduada em Física
* Mapa Mental por Me. Rafael Helebrock
Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:
TEIXEIRA, Mariane Mendes. "Força de atrito"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forca-atrito.htm. Acesso em 23 de julho de 2021.
(FATEC) O bloco da figura, de massa 5 Kg, move-se com velocidade constante de 1,0 m/s num plano horizontal, sob a ação da força F, constante e horizontal.
Bloco sendo puxado por uma força F
Se o coeficiente de atrito entre o bloco e o plano vale 0,20, e a aceleração da gravidade, 10m/s2, então o módulo da força F, em Newtons, vale:
a) 25
b) 20
c) 15
d) 10
e) 5
(UNIFOR) Um bloco de massa 20 kg é puxado horizontalmente por um barbante. O coeficiente de atrito entre o bloco e o plano horizontal de apoio é 0,25. Adota-se g = 10 m/s2. Sabendo que o bloco tem aceleração de módulo igual a 2,0 m/s2, concluímos que a força de tração no barbante tem intensidade igual a:
a) 40N
b) 50N
c) 60N
d) 70N
e) 90N
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