Apesar de sempre paralelo às superfícies em interação, o atrito entre
estas superfícies depende da força normal, a componente vertical da força
de contato; quanto maior for a Força Normal maior será o atrito. Passar um dedo
pelo tampo de uma mesa pode ser usado como exemplo prático: ao
pressionar-se com força o dedo sobre o tampo, o atrito aumenta e é mais difícil
manter o dedo se movendo pela superfície.
Entretanto, ao contrário do que se poderia imaginar, mantidas as demais
variáveis constantes, a força de atrito não depende da área de contato entre as
superfícies, apenas da natureza destas superfícies e da força normal que tende
a fazer uma superfície "penetrar" na outra.
A energia dissipada pelo atrito é, geralmente, convertida em energia
térmica e/ou quebra de ligações entre moléculas, como ocorre ao lixar alguma
superfície
Coeficiente de Atrito
O Coeficiente de atrito, geralmente
representado pela letra μ, é uma grandeza adimensional (não apresenta unidade
de medida) que relaciona a força de atrito e a força de compressão entre dois
corpos. Esse coeficiente depende dos materiais envolvidos; Por exemplo, o
coeficiente de atrito entre asfalto e borracha é alto enquanto o coeficiente
entre gelo e aço é baixo. O coeficiente de atrito entre duas superfícies é uma
grandeza empírica, ou seja, ela é determinada a partir de dados experimentais,
e por isso representa uma predição aproximada da relação entre a força de
atrito e a força de compressão.
Pode ser diferenciado
em coeficiente de atrito dinâmico ou de atrito estático de acordo com a
situação na qual se determina tais coeficientes.
Coeficiente de atrito
dinâmico ou cinético
Presente a partir do
momento que as superfícies em contato apresentam movimento relativo. Relaciona
a força de atrito cinético presente nos corpos que se encontram
em movimento relativo com o módulo das forças normais que neles atuam.
Representado por 
.
.
Coeficiente de atrito estático
Determinado quando as
superfícies em contato encontram-se em iminência de movimento relativo, mas
ainda não se moveram. Relaciona a máxima força de atrito possível (com as
superfícies ainda estáticas uma em relação à outra) com a(s) força(s)
normal(is) a elas aplicadas. Para efeito de diferenciação, é representado por 
.
.
Comparando-se os módulos dos dois
coeficientes, no contato entre superfícies sólidas o coeficiente de atrito
cinético será sempre menor (mas não necessariamente muito menor) que o
coeficiente de atrito estático:
No caso de
deslizamento sobre fluidos chamados não-newtonianos essa relação pode mudar,
enquanto sobre fluidos newtonianos,
independe
da condição de movimento.
independe
da condição de movimento.
Atrito dinâmico ou cinético
Chama-se de força de atrito dinâmico a
força que surge entre as superfícies que apresentam movimento relativo de
deslizamento entre si. A força de atrito dinâmico se opõe sempre a este
deslizamento, e atua nos corpos de forma a sempre contrariá-lo (tentar impedi-lo),
mas nem sempre mostra-se oposta ao movimento observado do corpo. Considere um
menino que puxa um pequeno caminhão, que tem sobre sua caçamba um pequeno cubo
de madeira.
A força responsável por colocar o cubo em
movimento quando o menino puxa bruscamente o caminhão, fazendo o cubo
escorregar pela caçamba, é a força de atrito, que neste caso atua na direção do
movimento do cubo - quando observado pela mãe do menino, suposta estática ao
chamá-lo.
Exemplo clássico também se encontra
quando tem-se um carro se movendo em uma estrada e o motorista freia
bruscamente, de modo que as rodas sejam travadas. O carro irá parar
por causa da força de atrito que surge sobre os pneus graças ao contato do
pneus com o solo, e conforme esperado atua de forma a contrariar o deslizamento
dos pneus sobre a pista e de forma a contrariar o movimento do carro em relação
ao solo. Repare que a reação a esta força, a força de atrito sobre o solo,
tende a empurrar o solo para frente.
Para o caso de um homem empurrando uma
caixa deve-se considerar que, se a caixa ainda está em repouso enquanto o homem
aplica a força, a força de atrito entre a caixa e o plano de apoio será de
atrito estático, sendo a força de atrito sobre a caixa contrária à tendência de
deslizamento da caixa para frente.
Da mesma forma, sobre os pés do homem,
a força de atrito estará atuando no sentido a impedir o deslizamento dos pés
para trás, mas nesse caso a força de atrito estático sobre os pés estará
apontando para frente, tentando impor movimento ao homem (e à caixa). Caso
a caixa deslize, a força de atrito sobre a caixa devido ao atrito com a base de
apoio será uma força de atrito agora dinâmica, mas ainda estará se opondo ao
deslizamento das superfícies em contato e também ao movimento da caixa.
Entretanto, para o caso dos pés do
homem, considerando que este não escorrega mesmo quando a caixa entra em
movimento, a força de atrito sobre os pés continua sendo de caráter estático
mesmo quando o homem caminha.
Ela ainda estará apontando para
frente, ainda estará se opondo ao deslizamento dos pés sobre o solo, contudo
mesmo sendo de caráter estático estará aplicada em um corpo que se move, sendo
esta força de atrito sobre os pés em verdade a força responsável pelo movimento
do homem (e do caixote) para frente.
Algo similar ocorre no pneu em
rolamento. O pneu como um todo se move, mas o ponto de contato é estático. Se o
pneu não "patina", só rola, o atrito a se considerar é o estático.
Repare que há sempre um par
ação-reação de forças de atrito: se há uma força de atrito no caixote aponta
para trás, há uma segunda força de atrito atuando na base que o sustenta (no
solo), e esta força de reação, atuando na base, aponta para a frente, em
sentido oposto à primeira.
A força de atrito cinético pode ser
calculada pela seguinte expressão:
, onde
,
medida em Newtons, c pode ser d (dinâmico)
ou e (estático) e é o coeficiente
de atrito (dinâmico ou estático) e 
é o
coeficiente de atrito (dinâmico ou estático) e 
a força que
é normal à direção do movimento (no caso de o corpo estar em um plano
horizontal, tem a mesma intensidade do peso do corpo, ou seja,
,
onde 
é a massa
do objeto e 
é a
aceleração do campo gravitacional no local).
Quanto maior for a força normal, maior
será o atrito entre os corpos.
Atrito estático
Chama-se de força de atrito estático a
força que se opõe ao início do movimento entre as superfícies, ou ao atrito de
rolamento de uma superfície sobre outra. Por exemplo, pode-se citar o atrito
entre o pneu de um carro quando este não está escorregando sobre a
superfície (o que não implica que o pneu não possa estar rolando). Chama-se
força de atrito estático máxima à máxima força de atrito estático que pode
existir entre duas superfícies sem que estas entretanto deslizem uma sobre a
outra.
Quando se tenta empurrar uma caixa em
repouso em relação ao solo, nota-se que se pode gradualmente ir aumentado a
força sobre a caixa sem que esta entretanto se mova. A força que se opõe à
força aplicada sobre a caixa, e que a esta se soma para dar uma resultante nula
de forças, o que é necessário para manter a caixa em repouso, é justamente a
força de atrito estático que atua na caixa.
A força de atrito estático é em módulo
igual ao da componente paralela à superfície da força aplicada pelo homem, até
que o bloco se mova. Entretanto, há uma força limite que o homem pode aplicar
na caixa sem que o caixote se mova: a componente desta força paralela à
superfície iguala-se à de atrito estático máxima, em módulo.
Ao
entrar em movimento, a força que o homem exerce diminui bem se comparada à
necessária para colocar o caixote em movimento. Neste caso, a componente
paralela da força que ele passa a exercer para manter o caixote se movendo
iguala-se em módulo à força de atrito dinâmico, e mostra-se relativamente
independente da velocidade do caixote (para baixas velocidades), sendo esta
consideravelmente menor do que a força máxima aplicada.
Matematicamente a força de atrito
dinâmico relaciona-se com a força normal mediante a seguinte equação:
E a força de atrito
estático máxima relaciona-se com a força normal da seguinte forma:
(análogo ao
atrito dinâmico).
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