Todo mundo sabe como é difícil mover objetos pesados ​​em qualquer superfície. Isso se deve ao fato de que a superfície de um sólido não é perfeitamente lisa e contém muitos entalhes (possuem tamanhos diferentes, que diminuem durante o desbaste). Quando dois corpos entram em contato, os dentes se entrelaçam. Deixe uma pequena força (F) ser aplicada a um dos corpos, direcionada tangencialmente às superfícies de contato. Sob a influência desta força, os entalhes serão deformados (dobrados). Portanto, uma força elástica aparecerá direcionada ao longo das superfícies de contato. A força elástica que atua sobre o corpo ao qual a força F é aplicada compensa isso e o corpo permanece em repouso.

Força de atrito estático – força que surge na fronteira dos corpos em contato na ausência de seu movimento relativo.

A força de atrito estático é direcionada tangencialmente à superfície dos corpos em contato (Fig. 10) na direção oposta à força F, e é igual a ela em magnitude: Ftr = - F.

À medida que o módulo de força F aumenta, a flexão dos entalhes em forma de gancho aumentará e, eventualmente, eles começarão a quebrar e o corpo começará a se mover.

Força de fricção deslizante – esta é a força que surge na fronteira dos corpos em contato durante seu movimento relativo.

O vetor da força de atrito deslizante é direcionado de forma oposta ao vetor velocidade do corpo em relação à superfície sobre a qual ele está deslizando.

Um corpo deslizando sobre uma superfície sólida é pressionado contra ele pela força da gravidade P, direcionada ao longo da normal. Como resultado, a superfície se dobra e surge uma força elástica N (força de pressão normal ou reação de suporte), que compensa a força de pressão P (N = - P).

Quanto maior a força N, mais profundo será o aperto dos entalhes e mais difícil será quebrá-los. A experiência mostra que o módulo da força de atrito deslizante é proporcional à força da pressão normal:

O coeficiente adimensional μ é chamado de coeficiente de atrito deslizante. Depende dos materiais das superfícies de contato e do grau de retificação. Por exemplo, ao viajar de esqui, o coeficiente de atrito depende da qualidade do lubrificante (lubrificantes modernos e caros), da superfície da pista de esqui (macia, solta, compactada, gelada), do estado particular da neve, dependendo de a temperatura e a umidade do ar, etc. Um grande número de fatores variáveis ​​​​são determinados pelo fato de o coeficiente não ser constante. Se o coeficiente de atrito estiver na faixa de 0,045 a 0,055, o deslizamento é considerado bom.

A tabela mostra os valores do coeficiente de atrito de deslizamento para vários corpos em contato.

Coeficientes de atrito deslizante para vários casos

O papel da força de atrito é positivo em muitos casos. É graças a esta força que a movimentação de humanos, animais e transporte terrestre é possível. Assim, ao caminhar, a pessoa, tensionando os músculos da perna de apoio, empurra o chão, tentando mover a sola para trás. Isso é evitado pela força de atrito estático direcionada na direção oposta - para frente (Fig. 11).

Existem três tipos de forças de atrito: atrito de deslizamento, atrito de rolamento e atrito estático.

Força de fricção deslizante ocorre quando um corpo se move sobre a superfície de outro. Quanto maior o peso do corpo e maior o coeficiente de atrito entre essas superfícies (o coeficiente depende do material de que são feitas as superfícies), maior será a força de atrito de deslizamento.

A força de atrito deslizante não depende da área das superfícies de contato. Ao se mover, um bloco apoiado em sua face maior terá a mesma força de atrito deslizante como se estivesse colocado em sua face menor.

A principal razão para a ocorrência do atrito de deslizamento são as menores irregularidades nas superfícies de dois corpos. Seus corpos se agarram um ao outro quando se movem. Se não houvesse força de atrito deslizante, então um corpo colocado em movimento por uma ação de curto prazo de uma força sobre ele continuaria a se mover uniformemente. No entanto, como a força de atrito deslizante existe e é direcionada contra o movimento do corpo, o corpo para gradualmente.

A segunda razão para a ocorrência da força de atrito deslizante são as interações intermoleculares nas superfícies de contato de dois corpos. Esta interação só pode ocorrer em superfícies muito lisas e bem polidas. Moléculas de corpos diferentes estão muito próximas umas das outras e se atraem. Por causa disso, o movimento do corpo fica mais lento.

Força de atrito de rolamento ocorre quando outro, geralmente de formato redondo, rola sobre a superfície de um corpo. Por exemplo, as rodas dos veículos rolando na estrada, um barril virado de lado em uma colina, uma bola no chão.

A força de atrito de rolamento é muito menor que a força de atrito de deslizamento. Lembre-se de que é mais fácil carregar uma sacola grande sobre rodas do que arrastá-la pelo chão. A razão está no diferente método de contato entre o corpo em movimento e a superfície. Ao rolar, a roda parece pressionar, esmagar a superfície e se afastar dela. Uma roda rolante não precisa capturar muitas pequenas irregularidades superficiais, como acontece quando corpos deslizantes.

Quanto mais dura for a superfície, menor será a força de atrito de rolamento. Por exemplo, é mais difícil andar de bicicleta na areia do que no asfalto, pois na areia é preciso superar uma maior força de atrito de rolamento. Isso se deve ao fato de serem mais fáceis de empurrar em superfícies duras; Podemos dizer que a força que atua da roda sobre uma superfície sólida não é gasta na deformação, mas quase toda é devolvida na forma de uma força normal de reação de apoio.

Força de atrito estático nos rodeia em todos os lugares. Todos os objetos que estão sobre outros corpos são mantidos pela força de atrito estático. A força de atrito estático é suficiente para segurar objetos em superfícies inclinadas. Por exemplo, uma pessoa pode estar em uma encosta com um bloco imóvel sobre uma régua ligeiramente inclinada. Além disso, graças à força do atrito estático, são possíveis formas de movimento como caminhar e andar a cavalo. Nestes casos, a “adesão” à superfície ocorre devido à força de atrito estático, tornando possível o impulso da superfície.

As razões para a força de atrito estático são as mesmas que para a força de atrito deslizante.

A força de atrito estático ocorre quando é feita uma tentativa de mover um corpo em pé. Enquanto a força que tenta mover o corpo for menor que a força de atrito estático, o corpo permanecerá no lugar. Assim que essa força exceder uma certa força máxima de atrito estático para esses dois corpos, um corpo começará a se mover em relação ao outro, e a força de atrito deslizante ou de rolamento já atuará sobre ele.

Na maioria dos casos, a força máxima de atrito estático é ligeiramente maior que a força de atrito deslizante. Portanto, para começar a movimentar o gabinete, primeiro você deve aplicar um pouco mais de esforço do que quando o gabinete já está em movimento. Muitas vezes a diferença entre as forças de atrito estático e de deslizamento é desprezada, considerando-as iguais.

Existem muitos fenômenos físicos no mundo que nos rodeia: trovões e relâmpagos, chuva e granizo, corrente elétrica, fricção... Nosso relatório de hoje é dedicado à fricção. Por que ocorre o atrito, o que isso afeta, de que depende a força do atrito? E, finalmente, o atrito é amigo ou inimigo?

O que é força de atrito?

Depois de correr um pouco, você pode correr ao longo do caminho gelado. Mas experimente fazer isso em asfalto normal. No entanto, não vale a pena tentar. Nada vai dar certo. O culpado do seu fracasso será uma força de atrito muito grande. Pela mesma razão, é difícil mover uma mesa enorme ou, digamos, um piano.

No ponto de contato de dois corpos, sempre ocorre interação, que impede o movimento de um corpo na superfície de outro. Chama-se atrito. E a magnitude desta interação é a força de atrito.

Tipos de forças de atrito

Vamos imaginar que você precise mover um armário pesado. Sua força claramente não é suficiente. Vamos aumentar a força de “cisalhamento”. Ao mesmo tempo, a força de atrito aumenta paz. E é direcionado na direção oposta ao movimento do gabinete. Finalmente, a força “cisalhadora” “vence” e o gabinete afasta-se. Agora a força de atrito entra em ação escorregar. Mas é menor que a força de atrito estático e é muito mais fácil mover o gabinete ainda mais.

Você, é claro, teve que observar como 2 a 3 pessoas empurram um carro pesado com o motor parado repentinamente. As pessoas que empurram o carro não são homens fortes, a força de atrito atua apenas nas rodas do carro rolando. Este tipo de atrito ocorre quando um corpo rola sobre a superfície de outro. Uma bola, um lápis redondo ou facetado, as rodas de um trem, etc. podem rolar. Este tipo de atrito é muito menor que a força de atrito de deslizamento. Portanto, é muito fácil movimentar móveis pesados ​​se eles estiverem equipados com rodas.

Mas, neste caso, a força de atrito é direcionada contra o movimento do corpo, portanto, reduz a velocidade do corpo. Se não fosse por sua “natureza nociva”, tendo acelerado de bicicleta ou de patins, você poderia aproveitar o passeio indefinidamente. Pela mesma razão, um carro com o motor desligado se moverá por inércia por algum tempo e depois parará.

Então, lembre-se, existem 3 tipos de forças de atrito:

• Fricção deslizante;
• fricção de rolamento;
• fricção estática.

A taxa na qual a velocidade muda é chamada de aceleração. Mas, como a força de atrito retarda o movimento, esta aceleração terá um sinal negativo. Seria correto dizer Sob a influência do atrito, um corpo se move com desaceleração.

Qual é a natureza do atrito

Se você examinar a superfície lisa de uma mesa polida ou de gelo através de uma lupa, verá pequenas rugosidades às quais se agarra um corpo deslizando ou rolando ao longo de sua superfície. Afinal, um corpo que se move ao longo dessas superfícies também possui saliências semelhantes.

Nos pontos de contato, as moléculas chegam tão próximas que começam a se atrair. Mas o corpo continua a se mover, os átomos se afastam uns dos outros, as ligações entre eles se rompem. Isso faz com que os átomos livres da atração vibrem. Aproximadamente como oscila uma mola livre de tensão. Percebemos essas vibrações das moléculas como aquecimento. É por isso o atrito é sempre acompanhado por um aumento na temperatura das superfícies de contato.

Isso significa que existem duas razões que causam esse fenômeno:

• irregularidades na superfície dos corpos em contato;
• forças de atração intermolecular.

De que depende a força de atrito?

Você provavelmente já notou a frenagem repentina de um trenó ao deslizar sobre uma área arenosa. E mais uma observação interessante: quando há uma pessoa no trenó, ela desce o morro em um sentido. E se dois amigos deslizarem juntos, o trenó irá parar mais rápido. Portanto, a força de atrito é:

• depende do material das superfícies de contato;
• além disso, o atrito aumenta com o aumento do peso corporal;
• atua na direção oposta ao movimento.

A maravilhosa ciência da física também é boa porque muitas dependências podem ser expressas não apenas em palavras, mas também na forma de sinais especiais (fórmulas). Para a força de atrito fica assim:

Ftr = kN Onde:

Ftr - força de fricção.

k - coeficiente de atrito, que reflete a dependência da força de atrito do material e a limpeza de seu processamento. Digamos que se metal rola sobre metal k=0,18, se você patina no gelo k=0,02 (o coeficiente de atrito é sempre menor que um);

N é a força que atua no suporte. Se o corpo estiver sobre uma superfície horizontal, essa força será igual ao peso do corpo. Para um plano inclinado tem menos peso e depende do ângulo de inclinação. Quanto mais íngreme for o escorregador, mais fácil será deslizar e mais tempo você poderá pedalar.

E, calculando a força de atrito estático do gabinete usando esta fórmula, descobriremos que força precisa ser aplicada para movê-lo de seu lugar.

Trabalho da força de atrito

Se uma força atua sobre um corpo, sob a influência da qual o corpo se move, então o trabalho é sempre realizado. O trabalho da força de atrito tem características próprias: afinal, não provoca movimento, mas o impede. Portanto, o trabalho que realiza é será sempre negativo, ou seja, com um sinal de menos, não importa em que direção o corpo se mova.

O atrito é amigo ou inimigo?

As forças de atrito nos acompanham por toda parte, trazendo danos tangíveis e... enormes benefícios. Vamos imaginar que o atrito desapareceu. Um observador atônito veria como as montanhas desmoronariam, as árvores seriam arrancadas sozinhas do solo, os ventos furacões e as ondas do mar dominariam infinitamente a terra. Todos os corpos deslizam para algum lugar, o transporte se desfaz em partes separadas, pois os parafusos não cumprem sua função sem atrito, um monstro invisível teria desatado todos os laços e nós, os móveis, não presos pelas forças de atrito, tem deslizou para o canto mais baixo da sala.

Vamos tentar escapar, fugir desse caos, mas sem atritos Não seremos capazes de dar um único passo. Afinal, é o atrito que nos ajuda a sair do chão ao caminhar. Agora está claro por que as estradas escorregadias ficam cobertas de areia no inverno...

E, ao mesmo tempo, às vezes o atrito causa danos significativos. As pessoas aprenderam a reduzir e aumentar o atrito, obtendo enormes benefícios disso. Por exemplo, as rodas foram inventadas para arrastar cargas pesadas, substituindo o atrito de deslizamento pelo rolamento, que é significativamente menor que o atrito de deslizamento.

Porque um corpo rolante não precisa capturar muitas pequenas irregularidades superficiais, como quando os corpos deslizam. Em seguida, as rodas foram equipadas com pneus com padrão profundo (rasgas).

Você notou que todos os pneus são de borracha e pretos?

Acontece que a borracha mantém bem as rodas na estrada, e o carvão adicionado à borracha confere-lhe a cor preta e a rigidez e resistência necessárias. Além disso, em caso de acidentes na estrada, permite medir a distância de travagem. Afinal, ao frear, os pneus deixam uma marca preta nítida.

Se necessário, reduza o atrito, use óleos lubrificantes e lubrificante de grafite seco. Uma invenção notável foi a criação de diferentes tipos de rolamentos de esferas. Eles são usados ​​em uma ampla variedade de mecanismos, desde bicicletas até aeronaves de última geração.

Existe atrito em líquidos?

Quando um corpo está parado na água, não ocorre atrito com a água. Mas assim que começa a se mover, surge o atrito, ou seja, A água resiste ao movimento de qualquer corpo nela contido.

Isso significa que a costa, criando atrito, “retarda” a água. E, como o atrito da água na margem diminui sua velocidade, não se deve nadar até o meio do rio, pois a corrente ali é muito mais forte. Os peixes e os animais marinhos são moldados de tal forma que a fricção dos seus corpos na água é mínima.

Os projetistas dão a mesma simplificação aos submarinos.

Nosso conhecimento de outros fenômenos naturais continuará. Vejo vocês novamente, amigos!

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Lembre-se do que é atrito.
A que fatores isso se deve?
Por que a velocidade de movimento do bloco na mesa muda após um empurrão?

Outro tipo de força tratada na mecânica são as forças de atrito. Essas forças atuam ao longo das superfícies dos corpos quando estão em contato direto.

As forças de atrito em todos os casos impedem o movimento relativo dos corpos em contato. Sob certas condições, as forças de atrito tornam este movimento impossível. No entanto, eles não apenas retardam o movimento dos corpos. Em vários casos praticamente importantes, o movimento de um corpo não poderia ocorrer sem a ação de forças de atrito.

O atrito que ocorre durante o movimento relativo das superfícies de contato dos corpos sólidos é chamado fricção seca.

Existem três tipos de atrito seco: atrito estático, atrito de deslizamento e atrito de rolamento.

Descanse o atrito.

Experimente mover um livro grosso sobre a mesa com o dedo. Você aplica alguma força nele, direcionada ao longo da superfície da mesa, e o livro permanece em repouso. Conseqüentemente, surge uma força entre o livro e a superfície da mesa, direcionada de forma oposta à força com a qual você atua sobre o livro, e exatamente igual a ela em magnitude. Esta é a força de atrito tr. Você empurra o livro com mais força, mas ele ainda permanece no lugar. Isso significa que a força de atrito tr aumenta na mesma proporção.

A força de atrito que atua entre dois corpos estacionários um em relação ao outro é chamada força fricção estática.

Se um corpo sofre a ação de uma força paralela à superfície em que está localizado, e o corpo permanece imóvel, isso significa que ele sofre a ação de uma força de atrito estático tr, igual em magnitude e direcionada na direção oposta ao força (Fig. 3.22). Consequentemente, a força de atrito estático é determinada pela força que atua sobre ela:

Se a força que atua sobre um corpo em repouso exceder, mesmo que ligeiramente, a força máxima de atrito estático, o corpo começará a deslizar.

O maior valor da força de atrito, no qual o deslizamento ainda não ocorre, é chamado força máxima de atrito estático.

Para determinar a força máxima de atrito estático, existe uma lei quantitativa muito simples, mas não muito precisa. Deixe que haja um bloco sobre a mesa com um dinamômetro preso a ele. Vamos realizar o primeiro experimento. Vamos puxar o anel do dinamômetro e determinar a força máxima de atrito estático. O bloco é influenciado pela força da gravidade m, pela força de reação normal do suporte 1, pela força de tensão 1, pelas molas do dinamômetro e pela força máxima de atrito estático tr1 (Fig. 3.23).

Vamos colocar outro bloco semelhante no bloco. A força de pressão das barras sobre a mesa aumentará 2 vezes. De acordo com a terceira lei de Newton, a força de reação normal do suporte 2 também aumentará 2 vezes. Se medirmos novamente a força máxima de atrito estático, veremos que ela aumentou tantas vezes quanto a força 2 aumentou, ou seja, 2 vezes.

Continuando a aumentar o número de barras e medindo cada vez a força máxima de atrito estático, estaremos convencidos de que

>o valor máximo do módulo da força de atrito estático é proporcional ao módulo da força de reação normal do suporte.

Se denotarmos o módulo da força de atrito estático máximo por F tr. max, então podemos escrever:

F tr. máx = μN (3.11)

onde μ é um coeficiente de proporcionalidade denominado coeficiente de atrito. O coeficiente de atrito caracteriza ambas as superfícies de atrito e depende não apenas do material dessas superfícies, mas também da qualidade do seu processamento. O coeficiente de atrito é determinado experimentalmente.

Esta dependência foi estabelecida pela primeira vez pelo físico francês C. Coulomb.

Se você colocar o bloco na face menor, então F tr. máximo não mudará.

A força máxima de atrito estático não depende da área de contato entre os corpos.

A força de atrito estático varia de zero a um valor máximo igual a μN. O que pode causar uma mudança na força de atrito?

O ponto aqui é este. Quando uma certa força é aplicada a um corpo, ela se desloca ligeiramente (imperceptivelmente ao olho), e esse deslocamento continua até que a rugosidade microscópica das superfícies se posicione uma em relação à outra de tal forma que, enganchando-se uma na outra, elas irão levar ao aparecimento de uma força que equilibra a força. À medida que a força aumenta, o corpo se moverá ligeiramente novamente, de modo que as menores irregularidades da superfície se apeguem umas às outras de maneira diferente e a força de atrito aumentará.

E somente em > F tr. max, não importa a posição relativa das rugosidades da superfície, a força de atrito não é capaz de equilibrar a força e o deslizamento começará.

A dependência do módulo da força de atrito deslizante com o módulo da força atuante é mostrada na Figura 3.24.

Ao caminhar e correr, as solas dos pés estão sujeitas ao atrito estático, a menos que os pés escorreguem. A mesma força atua nas rodas motrizes do carro. As rodas motrizes também são afetadas por uma força de atrito estático, mas desta vez freando o movimento, e essa força é significativamente menor do que a força que atua nas rodas motrizes (caso contrário, o carro não seria capaz de se mover).

Por muito tempo duvidou-se que uma locomotiva a vapor pudesse andar sobre trilhos lisos. Eles pensaram que o atrito que freava as rodas motrizes seria igual à força de atrito que atuava nas rodas motrizes. Foi até proposto engrenar as rodas motrizes e colocar trilhos com engrenagens especiais para elas.

Fricção deslizante.

Ao deslizar, a força de atrito depende não apenas do estado das superfícies de atrito, mas também da velocidade relativa dos corpos, e esta dependência da velocidade é bastante complexa. A experiência mostra que muitas vezes (embora nem sempre) logo no início do deslizamento, quando a velocidade relativa ainda é baixa, a força de atrito torna-se um pouco menor que a força de atrito estático máxima. Só então, à medida que a velocidade aumenta, ela cresce e começa a ultrapassar F tr. máx.

Você provavelmente já percebeu que um objeto pesado, como uma caixa, é difícil de mover, mas depois se torna mais fácil movê-lo. Isto é explicado precisamente pela diminuição da força de atrito quando o deslizamento ocorre em baixa velocidade (ver Fig. 3.24).

Em velocidades relativas de movimento não muito altas, a força de atrito deslizante difere pouco da força de atrito estático máxima. Portanto, pode ser considerado aproximadamente constante e igual à força máxima de atrito estático:

F tr ≈ F tr. máx = μN.

A força do atrito deslizante pode ser reduzida muitas vezes usando um lubrificante - geralmente uma fina camada de líquido (geralmente algum tipo de óleo mineral) - entre as superfícies de atrito.

Nem uma única máquina moderna, como o motor de um carro ou de um trator, pode funcionar sem lubrificação. Um sistema de lubrificação especial é fornecido durante o projeto de todas as máquinas.

O atrito entre camadas de líquido adjacentes a superfícies sólidas é muito menor do que entre superfícies secas.

Fricção de rolamento.

A força de atrito de rolamento é significativamente menor que a força de atrito de deslizamento, por isso é muito mais fácil rolar um objeto pesado do que movê-lo.

A força de atrito depende da velocidade relativa dos corpos. Esta é a sua principal diferença em relação às forças da gravidade e da elasticidade, que dependem apenas das distâncias.

Forças de resistência durante o movimento de corpos sólidos em líquidos e gases.

Quando um corpo sólido se move em um líquido ou gás, ele sofre a ação da força de arrasto do meio. Essa força é direcionada contra a velocidade do corpo em relação ao meio e retarda o movimento.

A principal característica da força de arrasto é que ela aparece apenas na presença de movimento relativo do corpo e do ambiente.
A força de atrito estático em líquidos e gases está completamente ausente.

Isso leva ao fato de que com o esforço das mãos você pode mover um corpo pesado, por exemplo, um barco flutuante, enquanto mover, digamos, um trem com as mãos é simplesmente impossível.

O módulo da força de resistência F c depende do tamanho, forma e estado da superfície do corpo, das propriedades do meio (líquido ou gás) em que o corpo se move e, finalmente, da velocidade relativa de movimento de o corpo e o meio.

Uma natureza aproximada da dependência do módulo da força de resistência no módulo da velocidade relativa do corpo é mostrada na Figura 3.25. A uma velocidade relativa igual a zero, a força de arrasto não atua sobre o corpo (F c = 0). À medida que a velocidade relativa aumenta, a força de arrasto cresce lentamente no início e depois cada vez mais rápido. Em baixas velocidades de movimento, a força de resistência pode ser considerada diretamente proporcional à velocidade de movimento do corpo em relação ao meio:

F c = k 1 υ, (3.12)

onde k 1 é o coeficiente de resistência, dependendo da forma, tamanho, estado da superfície do corpo e das propriedades do meio - sua viscosidade. Não é possível calcular teoricamente o coeficiente k 1 para corpos de qualquer formato complexo; ele é determinado experimentalmente.

Em altas velocidades de movimento relativo, a força de arrasto é proporcional ao quadrado da velocidade:

F c = k 2 υ 2 , υ, (3.13)

onde k 2 é o coeficiente de resistência diferente de k 1 .

Qual das fórmulas - (3 12) ou (3.13) - pode ser usada em um caso particular é determinada experimentalmente. Por exemplo, para um automóvel de passageiros, é aconselhável utilizar a primeira fórmula a aproximadamente 60-80 km/h, a velocidades mais elevadas, a segunda fórmula deve ser utilizada;

Definição 1

A força de atrito representa a força que surge no momento do contato de dois corpos e impede seu movimento relativo.

A principal razão que provoca o atrito está na rugosidade das superfícies de atrito e na interação molecular dessas superfícies. A força de atrito depende do material das superfícies de contato e da força de sua pressão mútua.

Conceito de força de atrito

Com base em modelos simples de atrito (baseados na lei de Coulomb), a força de atrito será considerada diretamente proporcional ao grau de reação normal das superfícies de contato e atrito. Se considerarmos como um todo, os processos de força de atrito não podem ser descritos apenas por modelos simples da mecânica clássica, o que se explica pela complexidade das reações na zona de interação dos corpos em atrito.

As forças de atrito, assim como as forças elásticas, são de natureza eletromagnética. Sua ocorrência torna-se possível devido à interação entre moléculas e átomos dos corpos que entram em contato.

Nota 1

As forças de atrito diferem das forças elásticas e gravitacionais porque dependem não apenas da configuração dos corpos (de sua posição relativa), mas também das velocidades relativas de sua interação.

Tipos de força de atrito

Desde que haja movimento relativo de dois corpos em contato entre si, as forças de atrito que surgem nesse processo são divididas nos seguintes tipos:

1. Atrito de deslizamento (representa uma força que surge como consequência do movimento de translação de um dos corpos interagentes em relação ao segundo e atua sobre este corpo em uma direção oposta à direção de deslizamento).
2. Atrito de rolamento (representa o momento de força que pode surgir nas condições do processo de rolamento de um dos dois corpos em contato com o outro).
3. Atrito estático (considerado uma força que surge entre dois corpos em interação, e se torna um sério obstáculo à ocorrência de movimento relativo. Tal força é superada para colocar esses corpos em contato em movimento um em relação ao outro. Este tipo de atrito aparece durante micromovimentos (por exemplo, durante a deformação) dos corpos em contato. À medida que as forças aumentam, a força de atrito também aumentará.
4. Atrito rotacional (é um momento de força que surge entre corpos em contato sob condições de rotação de um deles em relação ao outro e direcionado contra a rotação). Determinado pela fórmula: $M=pN$, onde $N$ é a pressão normal, $p$ é o coeficiente de atrito rotacional, que tem dimensão de comprimento.

A independência da força de atrito da área superficial ao longo da qual se observa o contato dos corpos e a proporcionalidade da força de pressão normal com a qual um corpo atuará sobre o segundo foram estabelecidas experimentalmente.

Definição 2

Um valor constante representa o coeficiente de atrito, que depende da natureza e condição das superfícies de atrito.

Em certas situações, o atrito é benéfico. Podem ser dados exemplos da impossibilidade da caminhada humana (na ausência de atrito) e da circulação de veículos. Ao mesmo tempo, a fricção também pode ter um efeito prejudicial. Assim, provoca desgaste das peças de contato dos mecanismos e consumo adicional de combustível para os veículos. Vários lubrificantes (almofadas de ar ou líquidos) servem como meio de neutralizar isso. Outro método eficaz é substituir o deslizamento pelo rolamento.

Fórmulas básicas de cálculo para determinar a força de atrito

A fórmula de cálculo da força de atrito durante o deslizamento será semelhante a esta:

• $m$-coeficiente de proporcionalidade (atrito de deslizamento),
• $Р$ – força de pressão vertical (normal).

A força de atrito deslizante representa uma das forças que controlam o movimento, e sua fórmula é escrita usando a força de reação de apoio. Com base na ação da terceira lei de Newton, as forças normais de pressão, bem como a reação de suporte, revelam-se iguais em magnitude e opostas em direção:

Antes de determinar a força de atrito, cuja fórmula será escrita da seguinte forma: $F=mN$, determina-se a força de reação.

Nota 2

O coeficiente de resistência durante o processo de deslizamento é introduzido experimentalmente para superfícies de atrito e dependerá do material e da qualidade do processamento.

A força máxima de atrito estático é determinada de forma semelhante à força de atrito deslizante. Isto é importante para resolver problemas de determinação da força de resistência motriz. Um exemplo pode ser dado de um livro sendo movido por uma mão pressionada contra ele. Assim, o deslizamento deste livro será realizado sob a influência da força de resistência estática entre o livro e a mão. Neste caso, a quantidade de resistência dependerá da força da pressão vertical no livro.

Um fato interessante será que a força de atrito é proporcional ao quadrado da velocidade correspondente, e sua fórmula mudará dependendo da velocidade de movimento dos corpos em interação. Esta força inclui a força de resistência viscosa em um líquido.

Dependendo da velocidade do movimento, a força de resistência será determinada pela velocidade do movimento, pela forma do corpo em movimento ou pela viscosidade do líquido. O movimento do mesmo corpo no óleo e na água é acompanhado por resistências de diferentes magnitudes. Para baixas velocidades fica assim:

• $k$ – coeficiente de proporcionalidade, dependendo das dimensões lineares do corpo e das propriedades do ambiente,
• $v$ é a velocidade do corpo.