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Mecânica
Força de Atrito FísicaAugusto Melo
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1 Introdução 15 Atrito ao andar
2 Atrito na F–1 (Vídeo) 16 Roda tracionada
3 Causa do atrito 17 Roda livre
4 Tipos de forças de atrito 18 Tração traseira
5 Tipos de forças de atrito (vídeo) 19 Tração dianteira
6 Características 20 Tração 4 x 4
7 Corpo em repouso 21 Banguela (ponto morto)
8 Corpo em destaque 22 Tipo de superfície
9 Corpo em movimento 23 Coeficiente de atrito e ângulo
10 Gráfico da força de atrito 24 Plano inclinado
11 Características do gráfico (1) 25 Parede
12 Características do gráfico (2) 26 Cabo de guerra
13 Freio ABS (Conceito) 27 Transporte de cargas
14 Freio ABS x Freio comum (vídeo) 28 Força de resistência do ar
( )atForça de atrito F
/augustofisicamelo
O atrito é um fenômeno de grande importância no acontecimentode determinados fatos em nossa vida diária. Se, por um lado,apresenta um caráter útil, por outro, revela um caráter indesejável.
Se não fosse o atrito, nãoseria possível caminharsobre o solo.
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Se não fosse o atrito, seriaimpraticável o movimento deum carro convencional sobre oasfalto.
O atrito também se manifestaem várias situações comoagente dissipador de formas deenergia.
Introdução
Introdução
É aquela que semanifesta em um corpoque esteja em contatocom uma superfícieáspera, desde que ocorpo esteja emmovimento ou apresentetendência a entrar emmovimento.
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( )atForça de atrito F
Uma superfície qualquer,por mais bem polida queseja, sempre apresentairregularidades:saliências e reentrâncias,altos e baixos, enfim,asperezas.
Força de atrito estático e cinético
É comum nos depararmos com a tarefa de empurrar algum objetopesado, como um guarda roupa, e encontrarmos algumadificuldade para tirá-lo do lugar. Tal dificuldade vem do fato de ochão e a base do guarda roupa serem ásperos, e também de oguarda roupa ser muito pesado.
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( )atForça de atrito F
Essa situação se explica pelaexistência de dois tipos de atrito: oestático e o cinético.
Observamos também que não conseguimos mover o guarda roupade imediato. É preciso fazer uma força relativamente grande, e –depois que se consegue estabelecer o movimento – é mais fácilmanter o guarda roupa nesse estado do que tirá-lo do lugar.
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( )atForça de atrito F
Força de atrito estático e cinético
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( )atForça de atrito F
at
F
Módulo:
Direção: a mesma da trajetória.
Sentido: oposto ao movimento ou a tendência deste.
Corpo em repouso: Fat = Fsolicitadora , onde Fat(máx) = µest.N
Corpo em movimento: Fat = µdinâmico.N
O atrito estático é aquele que acontece quando uma força age emum corpo sem fazer com que se mova.
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( )atForça de atrito F
Corpo em repouso:
resultante solicitante0 atF F F
Imagine a seguinte situação: umcorpo é empurrado, mas a forçacom que é empurrado não fazcom que deslize na superfície.Isso indica que a força de atritoagiu impedindo o seumovimento.
O atrito estático é aquele que acontece quando uma força age emum corpo sem fazer com que se mova.
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( )atForça de atrito F
Corpo na iminência de entrar em movimento:
resultante solicitante0 máximaatF F F
at estF máxima
N
O atrito cinético ocorre quando um corpo sofre uma ação demovimento resultante de uma força externa (solicitante).
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( )atForça de atrito F
Corpo em movimento:
cinéticoat cinéticoF N
Quando em movimento a força de atrito permanece com móduloconstante, independentemente da força solicitante (força externa).
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( )atForça de atrito F
Força de atrito estático e cinético
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atF
solicitanteF
máximaatF
cinéticoatF
0 F
Iminência de movimento
(FDestaque)
Corpo em movimento
µestático > µdinâmico
FatESTÁTICA > Fat DINÂMICA
µestático.N > µdinâmico.N
Isso se deve ao fato dos
encaixes das irregularidades
serem menos acentuados.
Em geral,
( )atForça de atrito F
Força de atrito estático e cinético
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( )atForça de atrito F
Força de atrito estático e cinético
Algumas vezes, os valores de µe e µd são tão próximos
que utilizamos um valor único para os dois, nesse caso:
atF N
din estN N
solicitanteF N
µe = µd = µ
( )atForça de atrito F
Freio ABS
O freio ABS ou travão ABS (acrônimo para a expressão alemãAntiblockier-Bremssystem, embora mais frequentemente traduzidopara a inglesa Anti-lock Breaking System) é um sistema defrenagem (travagem) que evita que a roda bloqueie (quando opedal de freio é pisado fortemente) e entre em derrapagem,deixando o automóvel sem aderência à pista. Assim, evita-se odescontrole do veículo (permitindo que obstáculos sejam desviadosenquanto se freia) e aproveita-se mais o atrito estático, que é maiorque o atrito cinético (de deslizamento).
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( )atForça de atrito F
Freio ABS
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( )atForça de atrito F
As forças de atrito sãoopostas à tendência demovimento ou ao movimentorelativo das superfícies emcontanto e são tangentes aessas superfícies.
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( )atForça de atrito F
Podemos observar o mesmo fato no movimento das rodas de umcarro ligadas ao motor. Essas rodas são chamadas “rodas de traçãomotora”: o movimento de seu eixo é comandado pelo motor docarro.
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( )atForça de atrito F
Quando aceleramos um carro, as rodas de tração motora“empurram” o chão para trás e, pelo princípio da ação e reação, ochão para trás e, pelo princípio da ação e reação, o chão exerce umaforça de mesma intensidade e sentido contrário, movimentando oautomóvel.
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( )atForça de atrito F
Ainda com o carro em movimento acelerado, a roda que não temtração motora “empurra” o chão para a frente e, na roda, a força deatrito tem sentido oposto, como indica a figura.
( )atForça de atrito F
Ao acelerarmos o carro, as forças de atrito nas rodas de tração têm omesmo sentido do movimento do automóvel; nas rodas nãotracionadas, têm sentido oposto.
Tração traseira
Movimento do carro
Motor
dinâmicaatFestáticaatF
( )atForça de atrito F
Tração dianteira
Movimento do carro
Motor
dinâmicaatFestáticaatF
Ao acelerarmos o carro, as forças de atrito nas rodas de tração têm omesmo sentido do movimento do automóvel; nas rodas nãotracionadas, têm sentido oposto.
( )atForça de atrito F
Tração nas quatro rodas
Movimento do carro
Motor
estáticaatF
Ao acelerarmos o carro, as forças de atrito nas rodas de tração têm omesmo sentido do movimento do automóvel; nas rodas nãotracionadas, têm sentido oposto.
estáticaatF
( )atForça de atrito F
( )Banguela ponto morto
Movimento do carro
Motor
sem atuação
dinâmicaatF
Ao acelerarmos o carro, as forças de atrito nas rodas de tração têm omesmo sentido do movimento do automóvel; nas rodas nãotracionadas, têm sentido oposto.
dinâmicaatF
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( )atForça de atrito F
O coeficiente de atrito é proporcional ao grau de aspereza dasuperfície.
Areia
Madeira
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( )atForça de atrito F
O coeficiente de atrito é proporcional ao ângulo do plano com ahorizontal.
µe = tg 𝜷
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( )atForça de atrito F
Algumas situações onde o atrito atua:
Plano inclinado em repousoN
P
XP P sen YP P cos
YDireção
Não há movimento N = P cos
XDireção R xF = P m.a = P sen
m.a = sen m g a g sen
x
y
yN = P
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( )atForça de atrito F
Algumas situações onde o atrito atua:
Plano
inclinado em
movimento
N
P
XP P sen
YP P cos
YDireção
Não há movimento
N = P cos XDireção R
F = x at
P F
m.a = P sen P cos
m.a = sen cos m g m g
a = sen cos g
x
y
yN = P
Fat
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( )atForça de atrito F
P
externaF
atF
N
Algumas situações onde o atrito atua:
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Algumas situações onde o atrito atua:
( )atForça de atrito F
Tr
Tr
Fr
Fr
atFr
atFr
10F Nr
10F Nr
20atF Nr
15atF Nr
Cabo de guerra
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Algumas situações onde o atrito atua:
( )atForça de atrito F
Transporte horizontal de um corpo através do atritorN
rP
ratF
YDireção
Não há movimento N = P
XDireção R atF = F m.a =
estN
m.a = est
m g max
a = est
g
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( )arForça de resistênciado ar F
É aquela que age em um corpo que se move numa região
onde existe ar, agindo sempre contrária ao movimento.
ar
F
Módulo:
Direção: a mesma do movimento.
Sentido: oposto ao sentido do movimento.
Far = k . A . v
Far = k . A . V2 (somente para velocidades muito grandes).
K = coeficiente aerodinâmico
A = área frontal de choque
v = velocidade
( )resForça de resistênciado ar F
O coeficiente aerodinâmico (k) está associado à
dificuldade que o ar tem de passar por um corpo.
( )resForça de resistênciado ar F
( )resForça de resistênciado ar F
( )resForça de resistênciado ar F
( )resForça de resistênciado ar F
ar
F K A V
ar
F Plimite
V
ar
P F r
F a
Movimento
Acelerado
ar
P F
0 é constante.r
F V
Movimento
Uniforme
Queda de uma gota de chuva
FísicaAugusto Melo