Introdução à física/Cinemática/Movimento/Força de atrito

Atrito (F_at) é a força que aparece sempre que duas superfícies rugosas estão em contato. Num contexto mais generalizado, considera-se também como atrito a força sofrida por um corpo em movimento em um fluido.

Superfícies

Podemos classificar as superfícies, basicamente em dois tipos, quanto à força de atrito:

• Superfície rugosa - É a superfície em que o coeficiente de atrito é maior que zero. Geralmente este valor é próximo de 0,5 N/m, mas varia conforme a constituição da superfície;
• Superfície perfeitamente lisa - É uma superfície considerada ideal, em que o coeficiente de atrito é igual a zero. Estas superfícies não existem na realidade, somente na teoria.

Atrito estático e atrito dinâmico

Suponha que haja um bloco sobre uma superfície qualquer. Inicialmente, ao tentarmos empurrá-lo horizontalmente, deslizando pela superfície, o bloco não se moverá. Entretanto, há um limite para essa tendência de repouso. Existe uma força mínima que, aplicada ao corpo, o faz mover. Enquanto o bloco estiver em repouso diz-se que a força de atrito agindo sobre ele é estática, e quando ele começa a se mover, diz-se que a força de atrito é dinâmica.

A força mínima, citada acima, pode ser calculada pela seguinte fórmula (que vale para o atrito estático e o dinâmico):

$F=\mu N$

Onde:

• N é a força normal entre o bloco e a superfície, em newtons (N);
• μ é o coeficiente de atrito entre as duas superfícies, em newtons por metro (N/m).

Se o corpo está parado, então qualquer força aplicada menor que a força máxima de atrito estático é incapaz de mover o bloco. Se o corpo está movendo, a força de atrito dinâmico terá o efeito prático de reduzir sua aceleração. Surpreendentemente, há alguns casos em que o corpo se move e o atrito é estático. Tome por exemplo as rodas de um carro. Se tivermos uma câmera que registre precisamente seu movimento, descobrimos que o ponto do pneu que encosta no asfalto fica, momentaneamente, parado. Isso significa que a força de atrito desse caso deve ser a força de atrito estática.

Demonstração

Uma caixa de 20 kg encontra-se em repouso sobre uma superfície de coeficiente de atrito igual a 0,5 N/m. Em determinado momento, foi necessário tirar a caixa do local. Ela foi arrastada em 24 segundos, por 12 metros em linha reta, sendo que a todo instante fora deslizada pela mesma superfície. Desconsiderando a resistência do ar, qual a força imposta na caixa?

Como a força de atrito é sempre uma força contrária à trajetória, temos:

$F-F_{at}=m\times a$

Substituindo F_at por N μ e a por S/t:

$F-N\mu =m\times {\frac {S}{t}}$

Trocando por números:

$F-200\times 0,5=20\times {\frac {24}{12}}$

Resolvendo:

$F-100=40$

E assim:

$F=140$

Ver também

• Mecânica Newtoniana/Atrito - texto mais avançado(o livro utiliza cáluculo diferencial)