Trabalho de laboratório nº 3 “Medição coeficiente Fricção deslizante"
Objetivo do trabalho: encontrar o coeficiente de atrito de um bloco de madeira deslizando ao longo de uma régua de madeira, utilizando a fórmula F tr = = μР. Por meio de um dinamômetro, determina-se a força com a qual é necessário puxar um bloco com cargas sobre uma superfície horizontal para que ele se mova moderadamente. Esta força é igual em magnitude à força de atrito F tr que atua no bloco. Usando o mesmo dinamômetro, você pode encontrar o peso de um bloco com carga. Este peso é igual em módulo à força de pressão normal N do bloco na superfície sobre a qual ele desliza. Tendo determinado desta forma os valores da força de atrito em diferentes valores da força de pressão normal, é necessário construir um gráfico da dependência de F tr em P e encontrar valor médio coeficiente de fricção(ver trabalho nº 2).
Coeficiente de atrito - Física em experimentos e experimentos
O principal dispositivo de medição neste trabalho é o dinamômetro. O dinamômetro apresenta um erro Δ d =0,05 N. É igual ao erro de medição se o ponteiro coincidir com a linha da escala. Se o ponteiro não coincidir com a linha da escala durante o processo de medição (ou flutuar), então o erro na medição da força é igual a ΔF = 0,1 N.
Instrumentos de medição: dinamômetro.
Materiais: 1) bloco de madeira; 2) régua de madeira; 3) um conjunto de pesos.
A ordem de trabalho.
1. Coloque o bloco sobre uma régua horizontal de madeira. Coloque um peso no bloco.
2. Depois de fixar o dinamômetro ao bloco, puxe-o o mais moderadamente possível ao longo da régua. Ao mesmo tempo, meça a leitura do dinamômetro.
3. Pese o bloco e o peso.
4. Adicione o 2º e o 3º pesos ao primeiro peso, cada vez pesando o bloco e os pesos e medindo a força de atrito.
Com base nos resultados da medição, preencha a tabela:
5. Com base nos resultados da medição, trace a dependência da força de atrito na força de pressão e, usando-a, determine o valor médio coeficiente atrito μ avg (ver trabalho nº 2).
6. Calcule o maior erro relativo na medição do coeficiente de atrito. Porque.
(ver fórmula (1) do trabalho nº 2).
Da fórmula (1) segue-se que o coeficiente de atrito foi medido com maior erro no experimento com uma carga (porque neste caso os denominadores têm um valor menor).
7. Encontre o erro absoluto.
e escreva a resposta como:
É necessário encontrar o coeficiente de atrito de deslizamento de um bloco de madeira deslizando ao longo de uma régua de madeira.
Força de atrito deslizante.
onde N é a reação de suporte; μ - co.
coeficiente de atrito de deslizamento, onde μ=F tr /N;
O módulo da força de atrito é igual à força direcionada paralelamente à superfície de deslizamento, necessária para o movimento uniforme do bloco com a carga. O módulo de reação do suporte é igual ao peso do bloco com a carga. Ambas as forças são medidas usando um dinamômetro escolar. Ao mover um bloco ao longo de uma régua, é importante conseguir um movimento uniforme para que as leituras do dinamômetro permaneçam inalteradas e possam ser encontradas com mais precisão.
Peso do bloco com carga R, N.
Vamos calcular o erro relativo:
Pode-se observar que um grande erro relativo ocorrerá no experimento com carga mínima, pois o denominador é menor.
Vamos calcular o erro absoluto.
O coeficiente de atrito de deslizamento adquirido como resultado dos experimentos pode ser escrito como: μ = 0,35 ± 0,05.
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Resumos
Como encontrar força Fricção deslizante f fórmula de atrito. Fórmula para força de atrito. Sempre existe, porque não existem corpos completamente lisos. Encontre a força de atrito. Como encontrar o coeficiente de atrito Coeficiente de atrito. Encontrando a força de atrito. Fórmula para força de atrito. Peças de carro sem lubrificação Antes encontrar força de fricção, coeficiente de fricção. Força de fricção. A força de atrito, como em quase todos os casos, é aproximadamente a força Fricção deslizante Pode. COEFICIENTE DE FRICÇÃO é O que é COEFICIENTE DE FRICÇÃO? Se denotarmos o peso de um objeto como N e o coeficiente de FRICÇÃO m, o resto determina a força. Coeficiente de atrito Etu força necessidade de superar diferentes espessuras - como. Trabalho laboratorial nº 3 “Medição do coeficiente de atrito. GDZ para Trabalho de Laboratório nº 3 “Medindo o coeficiente de atrito possível força atrito. Respostas | Laboratório. Determinação do coeficiente atrito Como usar uma régua, a gravidade nas direções. Se não houvesse atrito, pareceria que estamos levando em conta coeficiente de fricção Calculamos a força normal f.
Deslizamento: Ftr = mN, onde m é o coeficiente de atrito de deslizamento, N é a força de reação de apoio, N. Para um corpo deslizando ao longo de um plano horizontal, N = G = mg, onde G é o peso do corpo, N; m – peso corporal, kg; g – aceleração de queda livre, m/s2. Os valores do coeficiente adimensional m para um determinado par de materiais são fornecidos no livro de referência. Conhecer a massa do corpo e alguns materiais. deslizando um em relação ao outro, encontre a força de atrito.
Caso 2. Considere um corpo deslizando ao longo de uma superfície horizontal e movendo-se com aceleração uniforme. Quatro forças atuam sobre ele: a força que põe o corpo em movimento, a força da gravidade, a força de reação de suporte e a força de atrito deslizante. Como a superfície é horizontal, a força de reação do suporte e a força da gravidade são direcionadas ao longo da mesma linha reta e se equilibram. O deslocamento é descrito pela equação: Fdv - Ftr = ma; onde Fdv é o módulo da força que põe o corpo em movimento, N; Ftr – módulo de força de atrito, N; m – peso corporal, kg; a – aceleração, m/s2. Conhecendo os valores da massa, da aceleração do corpo e da força que atua sobre ele, encontre a força de atrito. Se esses valores não forem especificados diretamente, veja se há dados na condição a partir dos quais esses valores podem ser encontrados.
Exemplo do problema 1: um bloco de massa 5 kg deitado sobre uma superfície é submetido a uma força de 10 N. Como resultado, o bloco se move com aceleração uniforme e passa 10 em 10. Encontre a força de atrito deslizante.
A equação para o movimento do bloco é: Fdv - Ftr = ma. A trajetória de um corpo para movimento uniformemente acelerado é dada pela igualdade: S = 1/2at^2. A partir daqui você pode determinar a aceleração: a = 2S/t^2. Substitua estas condições: a = 2*10/10^2 = 0,2 m/s2. Agora encontre a resultante das duas forças: ma = 5*0,2 = 1 N. Calcule a força de atrito: Ftr = 10-1 = 9 N.
Caso 3. Se um corpo sobre uma superfície horizontal está em repouso ou se move uniformemente, de acordo com a segunda lei de Newton as forças estão em equilíbrio: Ftr = Fdv.
Exemplo de problema 2: foi informado um bloco de massa 1 kg, localizado em uma superfície plana, que percorreu 10 metros em 5 segundos e parou. Determine a força de atrito deslizante.
Como no primeiro exemplo, a força de deslizamento do bloco é afetada pela força do movimento e pela força de atrito. Como resultado desse impacto, o corpo para, ou seja, o equilíbrio vem. Equação de movimento do bloco: Ftr = Fdv. Ou: N*m = ma. O bloco desliza com aceleração uniforme. Calcule sua aceleração semelhante ao problema 1: a = 2S/t^2. Substitua os valores das grandezas da condição: a = 2*10/5^2 = 0,8 m/s2. Agora encontre a força de atrito: Ftr = ma = 0,8*1 = 0,8 N.
Caso 4. Um corpo que desliza espontaneamente ao longo de um plano inclinado é influenciado por três forças: gravidade (G), força de reação de apoio (N) e força de atrito (Ftr). A gravidade pode ser escrita da seguinte forma: G = mg, N, onde m é o peso corporal, kg; g – aceleração de queda livre, m/s2. Como essas forças não são direcionadas ao longo de uma linha reta, escreva a equação do movimento na forma vetorial.
Ao adicionar a força N e mg de acordo com a regra do paralelogramo, você obtém a força resultante F'. Da figura podemos tirar as seguintes conclusões: N = mg*cosα; F’ = mg*sinα. Onde α é o ângulo de inclinação do plano. A força de atrito pode ser escrita pela fórmula: Ftr = m*N = m*mg*cosα. A equação do movimento assume a forma: F’-Ftr = ma. Ou: Ftr = mg*sinα-ma.
Caso 6. Um corpo se move uniformemente ao longo de uma superfície inclinada. Isto significa que, de acordo com a segunda lei de Newton, o sistema está em equilíbrio. Se o deslizamento for espontâneo, o movimento do corpo obedece à equação: mg*sinα = Ftr.
Se uma força adicional (F) for aplicada ao corpo, impedindo o movimento uniformemente acelerado, a expressão para o movimento terá a forma: mg*sinα–Ftr-F = 0. A partir daqui, encontre a força de atrito: Ftr = mg*sinα- F.
O atrito é o processo físico sem o qual o próprio movimento não poderia existir em nosso mundo. Em física, para calcular o valor absoluto da força de atrito, é necessário conhecer um coeficiente especial para as superfícies de atrito em consideração. Este artigo responderá a esta pergunta.
Fricção na física
Antes de responder à questão de como encontrar o coeficiente de atrito, é necessário considerar o que é o atrito e por que força ele é caracterizado.
Na física, existem três tipos desse processo que ocorre entre objetos sólidos. Isso está deslizando e rolando. O atrito estático ocorre sempre que uma força externa tenta mover um objeto. O atrito deslizante, como o nome sugere, ocorre quando uma superfície desliza sobre outra. Finalmente, o atrito de rolamento aparece quando um objeto redondo (roda, bola) rola sobre alguma superfície.
Todos os tipos estão unidos pelo fato de impedirem qualquer movimento e o ponto de aplicação de suas forças estar na área de contato das superfícies de dois objetos. Além disso, todos esses tipos convertem energia mecânica em calor.
As causas das forças de deslizamento e fricção estática são rugosidade em escala microscópica em superfícies que friccionam. Além disso, esses tipos são causados por dipolo-dipolo e outros tipos de interações entre átomos e moléculas que formam corpos em atrito.
A causa do atrito de rolamento está associada à histerese da deformação elástica que surge no ponto de contato entre o objeto rolante e a superfície.
Força de atrito e coeficiente de atrito
Todos os três tipos de forças de atrito sólido são descritos por expressões que possuem a mesma forma. Vamos dar:
Aqui N é a força que atua perpendicularmente à superfície do corpo. É chamada de reação fundamental. O valor µ t é chamado de coeficiente do tipo de atrito correspondente.
Os coeficientes de deslizamento e atrito estático são quantidades adimensionais. Isto pode ser entendido observando a igualdade da força de atrito e do coeficiente de atrito. O lado esquerdo da equação é expresso em newtons, o lado direito também é expresso em newtons, pois a quantidade N é uma força.
Quanto ao atrito de rolamento, seu coeficiente também será uma quantidade adimensional, mas é definido como a razão entre a característica linear da deformação elástica e o raio do objeto rolante.
Deve-se dizer que os valores típicos dos coeficientes de deslizamento e atrito estático são décimos de unidade. Pois este coeficiente corresponde a centésimos e milésimos de unidade.
Como encontrar o coeficiente de atrito?
O coeficiente µ t depende de uma série de fatores que são difíceis de levar em conta matematicamente. Vamos listar alguns deles:
- material de superfícies de fricção;
- qualidade do tratamento superficial;
- a presença de sujeira, água, etc.;
- temperaturas da superfície.
Portanto, não existe uma fórmula para µ t e ela deve ser medida experimentalmente. Para entender como encontrar o coeficiente de atrito, ele deve ser expresso a partir da fórmula F t. Nós temos:
Acontece que para saber µ t é necessário encontrar a força de atrito e a reação do suporte.
O experimento correspondente é realizado da seguinte forma:
- Pegue um corpo e uma plaina, por exemplo, de madeira.
- Prenda o dinamômetro ao corpo e mova-o uniformemente sobre a superfície.
Neste caso, o dinamômetro mostra uma certa força, que é igual a F t. igual ao peso do corpo sobre uma superfície horizontal.
O método descrito permite entender a que é igual o coeficiente de atrito estático e de deslizamento. De maneira semelhante, você pode determinar experimentalmente µ t rolando.
Outro método experimental para determinar µ t é apresentado na forma de um problema no próximo parágrafo.
Problema para calcular µt
A viga de madeira está na superfície do vidro. Ao inclinar gradativamente a superfície, constatou-se que o deslizamento da viga começa em um ângulo de inclinação de 15 o. Qual é o coeficiente de atrito estático para um par madeira-vidro?
Quando a viga estava em um plano inclinado a 15 o, a força de atrito de repouso para ela tinha um valor máximo. É igual a:
A força N é determinada pela fórmula:
Aplicando a fórmula para µ t, obtemos:
µ t = F t /N = m*g*sin(α)/(m*g*cos(α)) = tan(α).
Substituindo o ângulo α, chegamos à resposta: µ t = 0,27.
(Aula da escola de férias para alunos da 8ª à 9ª série)
- Ativação da atividade mental dos alunos.
- Formação de uma capacidade generalizada de realizar medições físicas.
- Formação de uma capacidade generalizada para realizar verificações experimentais de leis físicas.
- Formação da capacidade de sistematizar os resultados obtidos em forma de tabela, capacidade de tirar conclusões a partir de uma experiência.
Organização do workshop: Todos os alunos participantes no workshop são divididos em grupos. Cada grupo de alunos recebe uma tarefa com uma breve descrição do trabalho.
Após a conclusão do trabalho, os alunos deverão redigir um relatório. O relatório é composto por tabela, cálculo do valor desejado e seu erro e conclusão da obra.
Progresso
I. Discurso de abertura do professor:
Se você colocar um bloco em uma superfície horizontal e aplicar força suficiente na direção horizontal, o bloco começará a se mover. É fácil perceber que neste caso atuam sobre o bloco quatro forças: na direção vertical – a força da gravidade P e a força de reação do suporte Q, iguais em magnitude e opostas em direção; na direção horizontal – força de tração F e a direção oposta da força de atrito Fmp.
Para que o bloco se mova uniformemente e em linha reta, o módulo da força de tração deve ser igual ao módulo da força de atrito.
O método para medir a força de atrito é baseado nisso. Uma força de tração deverá ser aplicada ao bloco, o que manterá o movimento linear uniforme deste corpo. Esta força de tração é usada para determinar o módulo da força de atrito.
II. Oficina.
Atribuição ao grupo I.
Determine o coeficiente de atrito de deslizamento quando um bloco se move ao longo de uma superfície horizontal de uma mesa.
Equipamento: tribômetro, régua de madeira, bloco de madeira com três furos; dinamômetro; conjunto de pesos mecânicos.
Ordem de serviço .
- Calcule o valor da divisão da escala do dinamômetro.
- Meça o peso do bloco usando um dinamômetro. Registre o resultado da medição de peso na tabela.
- Meça a força de atrito deslizante de um bloco com pesos sobre a mesa. Para fazer isso, mova o bloco com pesos uniformemente sobre a mesa usando um dinamômetro.
- Registre o resultado da medição na tabela.
- Carregando o bloco com um, dois ou três pesos, meça a força de atrito em cada caso. Insira os dados na tabela.
- Calcule o coeficiente de atrito deslizante
- Determine o erro instrumental do coeficiente de atrito.
- Chegar a uma conclusão.
É fácil verificar que no caso de um corpo se movendo ao longo de uma superfície horizontal, a força de pressão normal é igual à força da gravidade que atua sobre este corpo: N=P. Isso nos permite calcular o coeficiente de atrito:
Preço de divisão da escala do dinamômetro, c.d. = 0,1 N.
1. Determinamos o peso do bloco e a carga por meio de um dinamômetro e registramos na tabela.
2. Movendo o bloco uniformemente ao longo de uma régua de madeira, determinamos a força de tração, que é igual à força de atrito. Registramos seu valor na tabela.
3. Determinamos o coeficiente de atrito para cada medição da força de atrito e os inserimos na tabela.
4. Determinado o erro de medição para cada valor do coeficiente da força de atrito.
1. O coeficiente de atrito é 0,2.
2. O erro de medição instrumental é 0,06.
3. O coeficiente de atrito de deslizamento durante o movimento mútuo de um corpo ao longo da superfície da mesa é um valor constante que não depende da força da pressão normal.
2. Compare o coeficiente de atrito estático, de deslizamento e de rolamento. Chegar a uma conclusão.
Equipamento: dinamômetro, bloco de madeira, pesos com dois ganchos - 2 unid., lápis redondos - 2 unid.
A ordem de trabalho.
2. Meça o peso do bloco com duas cargas usando um dinamômetro. Anote o resultado da medição do peso em seu caderno.
3. Meça a força máxima de atrito estático do bloco sobre a mesa. Para isso, coloque o bloco sobre a mesa e dois pesos sobre o bloco; Anexe um dinamômetro ao bloco e coloque-o em movimento com pesos. Registre as leituras do dinamômetro correspondentes ao início do movimento do bloco.
4. Meça a força de atrito deslizante do bloco com pesos sobre a mesa. Para fazer isso, mova o bloco com pesos uniformemente sobre a mesa usando um dinamômetro. Anote o resultado da medição de força em seu caderno.
5. Meça a força de atrito ao rolar o bloco sobre a mesa. Para fazer isso, coloque um bloco com dois pesos sobre dois lápis redondos e mova o bloco uniformemente sobre a mesa usando um dinamômetro. Anote o resultado da medição de força em seu caderno.
6. Tire uma conclusão sobre qual força é maior:
a) peso corporal ou força máxima de atrito estático?
b) força máxima de atrito estático ou força de atrito deslizante?
c) força de atrito de deslizamento ou força de atrito de rolamento?
7. Compare o coeficiente de atrito estático, atrito de deslizamento e atrito de rolamento.
a) O peso do corpo é maior que a força máxima de atrito estático.
b) A força de atrito estático máxima é maior que a força de atrito de deslizamento.
c) A força de atrito de deslizamento é maior que a força de atrito de rolamento.
d) Com peso corporal constante, o coeficiente de atrito tem o menor valor quando o corpo está rolando e o maior quando está em repouso.
3. Determine o coeficiente de atrito de deslizamento quando um bloco se move ao longo da superfície de borracha, uma tira de madeira não polida ou uma lixa.
Equipamento: dinamômetro, bloco de madeira, pesos com dois ganchos - 2 unid., pedaço de linóleo, tira de madeira não lixada, lixa.
A ordem de trabalho.
1. Calcule o valor da divisão da escala do dinamômetro.
2. Meça o peso do bloco usando um dinamômetro. Registre o resultado da medição de peso na tabela.
3. Meça a força de atrito de deslizamento de um bloco com pesos na superfície da borracha, uma régua de madeira não lixada e na superfície da lixa. Para fazer isso, mova o bloco com pesos uniformemente sobre a mesa usando um dinamômetro. Registre o resultado da medição na tabela.
4. Calcule o coeficiente de atrito deslizante.
5. Tire uma conclusão.
O valor da divisão da escala do dinamômetro, c.d = 0,1 N.
1. Força de atrito:
a) depende do tipo de superfícies de atrito.
b) depende da rugosidade das superfícies de atrito.
c) quanto maior a rugosidade da superfície, maior será o coeficiente de atrito.
2. Maneiras de aumentar ou diminuir a força de atrito deslizante:
Aumentar: aumentar a rugosidade das superfícies de atrito, despejar partículas (aparas, serragem, areia) entre as superfícies de atrito.
Reduzir: lixamento, polimento de superfícies de atrito, aplicação de lubrificante.
Atribuição de grupo II.
Medindo o coeficiente de atrito de deslizamento usando um plano inclinado
Equipamento: régua de madeira de tribômetro, bloco de madeira, régua de medição, tripé.
Ordem de serviço.
1. Usando um tripé, prenda a régua em ângulo com a mesa.
2. Coloque o bloco sobre uma régua de madeira fixada em ângulo.
3. Alterando o ângulo de inclinação da régua, encontre o ângulo máximo em que o bloco ainda está em repouso.
4. Meça o comprimento da base da régua e a altura da elevação da régua.
5. Calcule o valor do coeficiente de atrito de deslizamento de madeira sobre madeira usando a fórmula:
6. Calcule o erro de medição.
7. Conclusão.
Dados experimentais.
Medimos a altura da subida e o comprimento da base da régua.
1. O coeficiente de atrito é 0,3.
2. O erro de medição é 0,0016.
2. Medição coeficiente de atrito de deslizamento, através do tombamento do bloco
Equipamento: bloco de madeira, régua de madeira de tribômetro, linha, régua de estudante.
A ordem de trabalho.
Fundamentação teórica: Coloque um bloco com um fio amarrado em sua borda longa na superfície horizontal da mesa e puxe-o pelo fio. Se a linha for fixada bem acima da superfície da mesa, o bloco deslizará. A uma certa altura h do ponto A da fixação do fio, a força de tensão do fio F derruba o bloco.
Condições de equilíbrio para este caso em relação ao ponto - o ângulo de tombamento:
Fh – mga/2 = 0;
De acordo com a lei II de Newton: F – Ftr = 0;
Processando os resultados.
4. Tire uma conclusão.
Cálculo experimental.
uma = 45 ± 1mm, h= 80 ± 1mm.
1. O coeficiente de atrito é 0,28.
2. O erro de medição instrumental é 0,0098.
3. Medição coeficiente de atrito deslizante usando um lápis.
Equipamento: lápis, régua de madeira de tribômetro, régua de estudante.
A ordem de trabalho.
Fundamentação teórica: Coloque um lápis verticalmente sobre a mesa, pressione-o, incline-o e observe o padrão de sua queda. Em pequenos ângulos de inclinação em relação à vertical, o lápis não desliza em relação à superfície da mesa, independentemente da magnitude da força que o pressiona contra a mesa. O deslizamento começa em um determinado ângulo crítico, dependendo da força de atrito.
Escrevemos a segunda lei de Newton em projeções nos eixos coordenados em um ângulo de inclinação igual ao crítico. (Desprezamos a força da gravidade mg atuando no lápis em comparação com a grande força F).
Processando os resultados:
1. Calcule o coeficiente de atrito de deslizamento entre madeira e madeira usando a fórmula.
2. Determine o erro de medição.
3. Anote a resposta recebida, levando em consideração os erros de medição.
4. Tire uma conclusão.
Cálculo experimental.
1. Processamento de resultados
α = 30 0 ,
μ = bronzeado α = sina/cosa
1. O coeficiente de atrito é 0,58.
III. Resumindo a oficina:
A força de atrito deslizante depende de:
a) Do tipo de superfícies de atrito.
b) Da rugosidade das superfícies de atrito.
c) Diretamente proporcional à força de pressão.
d) O coeficiente de atrito de deslizamento durante o movimento mútuo de um corpo sobre uma superfície é um valor constante que não depende da força de pressão normal.
e) Quanto maior for a rugosidade da superfície, maior será o coeficiente de atrito.
Definição
Força de fricçãoé chamada de força que ocorre durante o movimento relativo (ou tentativa de movimento) dos corpos e é o resultado da resistência ao movimento do ambiente ou de outros corpos.
As forças de atrito surgem quando os corpos em contato (ou suas partes) se movem em relação uns aos outros. Nesse caso, o atrito que surge durante o movimento relativo dos corpos em contato é denominado externo. O atrito que ocorre entre partes de um corpo sólido (gás, líquido) é denominado interno.
A força de atrito é um vetor que tem uma direção ao longo da tangente às superfícies de atrito (camadas). Além disso, esta força é direcionada para neutralizar o deslocamento relativo destas superfícies (camadas). Portanto, se duas camadas de líquido se movem uma sobre a outra, enquanto se movem em velocidades diferentes, então a força aplicada à camada que se move a uma velocidade mais alta é direcionada na direção oposta ao movimento. A força que atua sobre a camada, que se move em menor velocidade, é direcionada ao longo do movimento.
Tipos de fricção
O atrito que ocorre entre as superfícies dos sólidos é denominado seco. Ocorre não apenas quando as superfícies deslizam, mas também ao tentar fazer com que as superfícies se movam. Neste caso, surge uma força de atrito estático. O atrito externo que aparece entre corpos em movimento é chamado de cinemático.
As leis do atrito seco dizem que a força máxima de atrito estático e a força de atrito deslizante não dependem da área das superfícies de contato dos corpos em contato sujeitos ao atrito. Essas forças são proporcionais ao módulo da força de pressão normal (N), que pressiona as superfícies de atrito:
onde é o coeficiente de atrito adimensional (repouso ou deslizamento). Este coeficiente depende da natureza e do estado das superfícies dos corpos em atrito, por exemplo, da presença de rugosidade. Se o atrito ocorre como resultado do deslizamento, então o coeficiente de atrito é função da velocidade. Muitas vezes, em vez do coeficiente de atrito, é utilizado o ângulo de atrito, que é igual a:
O ângulo é igual ao ângulo mínimo de inclinação do plano em relação ao horizonte no qual um corpo deitado neste plano começa a deslizar sob a influência da gravidade.
A lei do atrito é considerada mais precisa, pois leva em consideração as forças de atração entre as moléculas dos corpos que estão sujeitos ao atrito:
onde S é a área total de contato dos corpos, p 0 é a pressão adicional causada pelas forças de atração molecular e é o verdadeiro coeficiente de atrito.
O atrito entre um sólido e um líquido (ou gás) é denominado viscoso (líquido). A força de atrito viscoso torna-se igual a zero se a velocidade do movimento relativo dos corpos se tornar zero.
Quando um corpo se move em um líquido ou gás, aparecem forças de resistência do meio, que podem se tornar significativamente maiores que as forças de atrito. A magnitude da força de atrito deslizante depende da forma, tamanho e condição da superfície do corpo, da velocidade do corpo em relação ao meio e da viscosidade do meio. Em velocidades não muito altas, a força de atrito é calculada pela fórmula:
onde o sinal negativo significa que a força de atrito tem direção oposta à direção do vetor velocidade. À medida que aumenta a velocidade de movimento dos corpos em um meio viscoso, a lei linear (4) torna-se quadrática:
Os coeficientes e dependem significativamente da forma, tamanho, estado das superfícies dos corpos e da viscosidade do meio.
Além disso, o atrito de rolamento é diferenciado. Como primeira aproximação, o atrito de rolamento é calculado usando a fórmula:
onde k é o coeficiente de atrito de rolamento, que tem dimensão de comprimento e depende do material dos corpos sujeitos a contato e da qualidade das superfícies, etc. N é a força de pressão normal, r é o raio do corpo rolante.
Unidades de força de atrito
A unidade básica de medida da força de atrito (como qualquer outra força) no sistema SI é: [P]=H
No GHS: [P]=din.
Exemplos de resolução de problemas
Exemplo
Exercício. Um pequeno corpo repousa sobre um disco horizontal. O disco gira em torno de um eixo que passa pelo seu centro, perpendicular ao plano com velocidade angular. A que distância do centro do disco um corpo pode estar em equilíbrio se o coeficiente de atrito entre o disco e o corpo for igual a ?
Solução. Vamos representar na Fig. 1 as forças que atuarão sobre um corpo colocado sobre um disco giratório.
De acordo com a segunda lei de Newton temos:
Na projeção no eixo Y da equação (1.1) obtemos:
Projetando no eixo X temos:
onde a aceleração do movimento de um pequeno corpo é igual em magnitude à componente normal da aceleração total. Encontramos a força de repouso como:
levamos em consideração a expressão (1.2), então temos:
Vamos igualar os lados direitos das expressões (1.3) e (1.5):
onde o pequeno corpo (já que está em repouso no disco) se move com uma velocidade igual a.
