O atrito é um fenômeno que encontramos em vida cotidiana constantemente. É impossível determinar se o atrito é prejudicial ou benéfico. Mesmo dar um passo gelo escorregadio parece ser uma tarefa difícil, em uma superfície de asfalto áspero caminhar é um prazer. As peças do carro sem lubrificação se desgastam muito mais rápido.
O estudo do atrito, o conhecimento de suas propriedades básicas permite que uma pessoa o use.
A força de atrito na física
A força decorrente do movimento ou tentativa de mover um corpo sobre a superfície de outro, dirigida contra a direção do movimento, aplicada a corpos em movimento, é chamada de força de atrito. O módulo da força de atrito, cuja fórmula depende de muitos parâmetros, varia dependendo do tipo de resistência.
Distinguir os seguintes tipos atrito:
escorregar;
rolando.
Qualquer tentativa de mover objeto pesado(armário, pedra) leva à tensão.Ao mesmo tempo, nem sempre é possível colocar um objeto em movimento. Interfere no repouso.
Estado de repouso
O atrito estático calculado não permite determiná-lo com precisão suficiente. Em virtude da operação da terceira lei de Newton, a magnitude da força de resistência estática depende da força aplicada.
À medida que a força aumenta, a força de atrito também aumenta.
0 < F тр.покоя < F max
Não permite a queda de pregos cravados em árvore; os botões costurados com linha estão firmemente presos no lugar. Curiosamente, é a resistência do repouso que permite que uma pessoa caminhe. Além disso, é direcionado na direção do movimento humano, o que contradiz posição geral das coisas.
fenômeno de deslizamento
Com o aumento da força externa que move o corpo, até o valor da maior força de atrito estático, ele começa a se mover. A força de atrito de deslizamento é considerada no processo de deslizamento de um corpo sobre a superfície de outro. Seu valor depende das propriedades das superfícies que interagem e da força da ação vertical na superfície.
Fórmula de cálculo para a força de atrito deslizante: F=μР, onde μ é o coeficiente de proporcionalidade (atrito deslizante), Р é a força de pressão vertical (normal).
Uma das forças que controlam o movimento é a força de atrito deslizante, cuja fórmula é escrita usando a força de reação do suporte. Devido ao cumprimento da terceira lei de Newton, as forças da pressão normal e a reação do suporte são iguais em magnitude e opostas na direção: P \u003d N.
Antes de encontrar a força de atrito, cuja fórmula assume uma forma diferente (F=μ N), a força de reação é determinada.
O coeficiente de resistência ao deslizamento é introduzido experimentalmente para duas superfícies de fricção e depende da qualidade de seu processamento e material.
Mesa. O valor do coeficiente de arrasto para várias superfícies
| nº pp | Superfícies de interação | O valor do coeficiente de atrito de deslizamento |
Aço + gelo | ||
Couro + ferro fundido | ||
bronze+ferro | ||
Bronze + ferro fundido | ||
Aço+aço |
A maior força de atrito estático, cuja fórmula foi escrita acima, pode ser determinada da mesma forma que a força de atrito deslizante.
Isso se torna importante ao resolver problemas para determinar a força da resistência motriz. Por exemplo, um livro, que é movido por uma mão pressionada de cima, desliza sob a ação da força de resistência de repouso que surge entre a mão e o livro. A quantidade de resistência depende do valor da força de pressão vertical no livro.
fenômeno rolante
A transição de nossos ancestrais de drags para carruagens é considerada revolucionária. A invenção da roda maior invenção humanidade. que ocorre quando a roda se move ao longo da superfície, é significativamente inferior em magnitude à resistência ao deslizamento.
A ocorrência está associada às forças de pressão normal da roda sobre a superfície, tem uma natureza que a distingue do deslizamento. Devido à ligeira deformação da roda, diferentes forças de pressão surgem no centro da área formada e ao longo de suas bordas. Essa diferença de forças determina a ocorrência de resistência ao rolamento.
A fórmula de cálculo para a força de atrito de rolamento é geralmente tomada de forma semelhante ao processo de deslizamento. A diferença é visível apenas nos valores do coeficiente de arrasto.
A natureza da resistência
Quando a rugosidade das superfícies de atrito muda, o valor da força de atrito também muda. Em alta ampliação, duas superfícies em contato parecem saliências com picos agudos. Quando sobrepostas, são as partes salientes do corpo que estão em contato umas com as outras. área total contato é desprezível. Ao mover ou tentar mover corpos, os "picos" criam resistência. A magnitude da força de atrito não depende da área das superfícies de contato.
Parece que duas superfícies idealmente lisas não devem experimentar absolutamente nenhuma resistência. Na prática, a força de atrito neste caso é máxima. Essa discrepância é explicada pela natureza da origem das forças. Estas são forças eletromagnéticas que atuam entre os átomos de corpos em interação.
Os processos mecânicos que não são acompanhados de atrito na natureza são impossíveis, porque a capacidade de “desligar” interação elétrica não há corpos carregados. A independência das forças de resistência da posição mútua dos corpos nos permite chamá-los de não potenciais.
Curiosamente, a força de atrito, cuja fórmula varia dependendo da velocidade dos corpos em interação, é proporcional ao quadrado da velocidade correspondente. Esta força refere-se à força de resistência viscosa no fluido.
Movimento em líquido e gás
O movimento de um corpo sólido em um líquido ou gás, líquido próximo a uma superfície sólida é acompanhado por resistência viscosa. Sua ocorrência está associada à interação de camadas fluidas arrastadas por um corpo sólido em processo de movimento. Diferentes velocidades de camada são uma fonte de fricção viscosa. A peculiaridade desse fenômeno é a ausência de fricção estática do fluido. Independentemente da magnitude da influência externa, o corpo começa a se mover enquanto está no fluido.
Dependendo da velocidade do movimento, a força de resistência é determinada pela velocidade do movimento, pela forma do corpo em movimento e pela viscosidade do fluido. O movimento na água e no óleo do mesmo corpo é acompanhado por resistências de diferentes magnitudes.
Para baixas velocidades: F = kv, onde k é um fator de proporcionalidade dependente das dimensões lineares do corpo e das propriedades do meio, v é a velocidade do corpo.
A temperatura do fluido também afeta o atrito nele. Com tempo gelado, o carro é aquecido para que o óleo aqueça (sua viscosidade diminui) e ajuda a reduzir a destruição das peças do motor em contato.
Aumentando a velocidade de movimento
Um aumento significativo na velocidade do corpo pode causar o aparecimento de fluxos turbulentos, enquanto a resistência aumenta acentuadamente. O que importa é: o quadrado da velocidade do movimento, a densidade do meio e a força de atrito assumem uma forma diferente:
F \u003d kv 2, onde k é um fator de proporcionalidade dependendo da forma do corpo e das propriedades do meio, v é a velocidade do corpo.
Se o corpo tiver uma forma aerodinâmica, a turbulência pode ser reduzida. A forma do corpo de golfinhos e baleias é um exemplo perfeito das leis da natureza que afetam a velocidade dos animais.
Abordagem Energética
O trabalho de mover o corpo é impedido pela resistência do ambiente. Ao usar a lei da conservação de energia, dizemos que a mudança energia mecânicaé igual ao trabalho realizado pelas forças de atrito.
O trabalho da força é calculado pela fórmula: A = Fscosα, onde F é a força sob a qual o corpo percorre uma distância s, α é o ângulo entre as direções da força e do deslocamento.
Obviamente, a força de resistência é oposta ao movimento do corpo, daí cosα = -1. O trabalho da força de atrito, cuja fórmula é A tr \u003d - Fs, é um valor negativo. Nesse caso, ele se transforma em interno (deformação, aquecimento).
A força de atrito é a quantidade com que duas superfícies interagem quando em movimento. Depende das características dos corpos, da direção do movimento. Devido ao atrito, a velocidade do corpo diminui e logo para.
A força de atrito é uma quantidade direcionada, independente da área do suporte e do objeto, pois com o movimento e o aumento da área, a força de reação do suporte aumenta. Este valor está envolvido no cálculo da força de atrito. Como resultado, Ftr \u003d N * m. Aqui N é a reação de suporte e m é o coeficiente, que é valor constante se não há necessidade de muito cálculos precisos. Usando esta fórmula, você pode calcular a força de atrito deslizante, que definitivamente deve ser levada em consideração ao resolver problemas relacionados ao movimento. Se o corpo gira na superfície, a força de rolamento deve ser incluída na fórmula. Então o atrito pode ser encontrado pela fórmula Froll = f*N/r. De acordo com a fórmula, quando um corpo gira, seu raio importa. O valor de f é um coeficiente que pode ser encontrado, sabendo de que material o corpo e a superfície são feitos. Este é o coeficiente que está na tabela.Existem três forças de atrito:
- descansar;
- escorregar;
- rolando.
sabendo propriedades físicas corpos e forças concomitantes atuando em um objeto, você pode facilmente calcular a força de atrito.
Força de atrito em condições terrenas acompanha qualquer movimento dos corpos. Ocorre quando dois corpos entram em contato, se esses corpos se movem um em relação ao outro. A força de atrito é sempre direcionada ao longo da superfície de contato, ao contrário da força elástica, que é direcionada perpendicularmente (Fig. 1, Fig. 2).
Arroz. 1. A diferença entre as direções da força de atrito e da força elástica
Arroz. 2. A superfície atua na barra e a barra atua na superfície
Existem tipos de fricção secos e não secos. O tipo seco de fricção ocorre quando os sólidos entram em contato.
Considere uma barra sobre uma superfície horizontal (Fig. 3). É afetado pela força da gravidade e pela força de reação do suporte. Vamos agir na barra com uma pequena força , dirigido ao longo da superfície. Se a barra não se mover, a força aplicada é equilibrada por outra força, chamada de força de atrito estático.
Arroz. 3. Força de atrito estático
A força de atrito estático () oposto em direção e igual em magnitude à força que tende a mover o corpo paralelamente à superfície de contato com outro corpo.
Com o aumento da força de “cisalhamento”, a barra permanece em repouso, portanto, a força de atrito estático também aumenta. Com alguma força suficientemente grande, a barra começará a se mover. Isso significa que a força de atrito estático não pode aumentar até o infinito - existe um limite superior, além do qual não pode ser. O valor deste limite é a força máxima de atrito estático.
Vamos agir na barra com um dinamômetro.
Arroz. 4. Medindo a força de atrito com um dinamômetro
Se o dinamômetro atua sobre ele com uma força, então pode-se ver que a força máxima de atrito estático torna-se maior com o aumento da massa da barra, ou seja, com o aumento da força da gravidade e da força de reação da barra. apoiar. Se medições precisas forem feitas, elas mostrarão que a força máxima de atrito estático é diretamente proporcional à força de reação do suporte:
onde é o módulo da força máxima de atrito estático; N– força de reação de suporte (pressão normal); - coeficiente de atrito estático (proporcionalidade). Portanto, a força máxima de atrito estático é diretamente proporcional à força de pressão normal.
Se você conduzir um experimento com um dinamômetro e uma barra massa constante, ao ligar a barra lados diferentes(alterando a área de contato com a mesa), pode-se observar que a força máxima de atrito estático não muda (Fig. 5). Portanto, a força máxima de atrito estático não depende da área de contato.
Arroz. 5. Valor máximo força de atrito estático não depende da área de contato
Estudos mais precisos mostram que o atrito estático é totalmente determinado pela força aplicada ao corpo e pela fórmula.
A força de atrito estático nem sempre impede o movimento do corpo. Por exemplo, a força de atrito estático atua na sola do sapato, ao mesmo tempo em que confere aceleração e permite que você caminhe no chão sem escorregar (Fig. 6).
Arroz. 6. Força de atrito estático atuando na sola do sapato
Outro exemplo: a força de atrito estático atuando na roda de um carro permite que você comece a se mover sem escorregar (Fig. 7).
Arroz. 7. A força de atrito estático atuando na roda do carro
Nos acionamentos por correia, a força de atrito estático também atua (Fig. 8).
Arroz. 8. Força de atrito estático em acionamentos por correia
Se o corpo estiver em movimento, a força de atrito que atua sobre ele do lado da superfície não desaparece, esse tipo de atrito é chamado Fricção deslizante. As medições mostram que a força de atrito deslizante é praticamente igual em magnitude à força máxima de atrito estático (Fig. 9).
Arroz. 9. Força de atrito deslizante
A força de atrito deslizante é sempre direcionada contra a velocidade do corpo, ou seja, impede o movimento. Conseqüentemente, quando o corpo se move apenas sob a ação da força de atrito, ela lhe confere uma aceleração negativa, ou seja, a velocidade do corpo diminui constantemente.
A magnitude da força de atrito deslizante também é proporcional à força da pressão normal.
onde é o módulo da força de atrito deslizante; N– força de reação de suporte (pressão normal); – coeficiente de atrito de deslizamento (proporcionalidade).
A Figura 10 mostra um gráfico da dependência da força de atrito com a força aplicada. Ele mostra duas áreas diferentes. A primeira seção, na qual a força de atrito aumenta com o aumento da força aplicada, corresponde ao atrito estático. A segunda seção, onde a força de atrito não depende da força externa, corresponde ao atrito de deslizamento.
Arroz. 10. Gráfico da dependência da força de atrito com a força aplicada
Coeficiente de atrito de deslizamento aprox. é igual ao coeficiente atrito em repouso. Normalmente, o coeficiente de atrito de deslizamento menos de um. Isso significa que a força de atrito deslizante é menos poder pressão normais.
O coeficiente de atrito de deslizamento é uma característica de dois corpos que se esfregam um contra o outro, depende de quais materiais os corpos são feitos e quão bem as superfícies são processadas (lisas ou ásperas).
A origem das forças de fricção estática e deslizante se deve ao fato de que qualquer superfície no nível microscópico não é plana, sempre há inomogeneidades microscópicas em qualquer superfície (Fig. 11).
Arroz. 11. Superfícies dos corpos no nível microscópico
Quando dois corpos em contato são submetidos a uma tentativa de movimento um em relação ao outro, essas inomogeneidades se engancham e impedem esse movimento. Com uma pequena quantidade de força aplicada, esse engate é suficiente para impedir que os corpos se movam, então surge o atrito estático. Quando a força externa supera o atrito estático máximo, então o engate da rugosidade não é suficiente para segurar os corpos, e eles começam a se deslocar um em relação ao outro, enquanto a força de atrito deslizante atua entre os corpos.
Esse tipo o atrito ocorre quando os corpos rolam uns sobre os outros ou quando um corpo rola na superfície de outro. O atrito de rolamento, assim como o atrito de deslizamento, confere aceleração negativa ao corpo.
A ocorrência da força de atrito de rolamento é devida à deformação do corpo rolante e da superfície de apoio. Assim, uma roda localizada em uma superfície horizontal deforma a última. Quando a roda se move, as deformações não têm tempo de se recuperar, então a roda tem que subir uma pequena colina o tempo todo, o que causa um momento de forças que retarda o rolamento.
Arroz. 12. Ocorrência de força de atrito de rolamento
A magnitude da força de atrito de rolamento, como regra, é muitas vezes menor que a força de atrito de deslizamento para outros condições iguais. Devido a isso, o rolamento é um tipo de movimento comum na engenharia.
Quando um corpo sólido se move em um líquido ou gás, uma força de resistência atua sobre ele do lado do meio. Essa força é direcionada contra a velocidade do corpo e retarda o movimento (Fig. 13).
A principal característica da força de resistência é que ela ocorre apenas na presença de movimento relativo do corpo e seu ambiente. Ou seja, a força de atrito estático em líquidos e gases não existe. Isso leva ao fato de que uma pessoa pode mover até mesmo uma barcaça pesada que está na água.
Arroz. 13. Força de resistência atuando em um corpo quando se move em um líquido ou gás
O módulo de força de resistência depende de:
Do tamanho do corpo e forma geométrica(Fig. 14);
Condições da superfície corporal (Fig. 15);
Propriedades de um líquido ou gás (Fig. 16);
A velocidade relativa do corpo e seu ambiente (Fig. 17).
Arroz. 14. Dependências do módulo de força de resistência na forma geométrica
Arroz. 15. Dependências do módulo de força de resistência no estado da superfície do corpo
Arroz. 16. Dependências do módulo de força de resistência nas propriedades de um líquido ou gás
Arroz. 17. Dependências do módulo de força de resistência na velocidade relativa do corpo e seu ambiente
A Figura 18 mostra um gráfico da dependência da força de resistência com a velocidade do corpo. Em velocidade relativa, zero, a força de resistência não atua sobre o corpo. Com um aumento na velocidade relativa, a força de resistência primeiro cresce lentamente e, em seguida, a taxa de crescimento aumenta.
Arroz. 18. Gráfico da dependência da força de resistência com a velocidade do corpo
Em valores baixos da velocidade relativa, a força de arrasto é diretamente proporcional ao valor desta velocidade:
onde é o valor da velocidade relativa; - coeficiente de resistência, que depende do tipo de meio viscoso, da forma e tamanho do corpo.
Se a velocidade relativa for suficiente grande importância, então a força de resistência se torna proporcional ao quadrado dessa velocidade.
onde é o valor da velocidade relativa; é o coeficiente de arrasto.
A escolha da fórmula para cada caso específico é determinada empiricamente.
Um corpo de massa 600 g move-se uniformemente ao longo de uma superfície horizontal (Fig. 19). Nesse caso, uma força é aplicada a ele, cujo valor é 1,2 N. Determine o valor do coeficiente de atrito entre o corpo e a superfície.
Alvo: Consolidar os conhecimentos adquiridos sobre o atrito e os tipos de atrito.
Progresso:
1.
Estude a parte teórica
2.
Tabela completa 1.
3.
Resolva o problema de acordo com a opção da tabela 2.
4.
Responda às perguntas de segurança.
tabela 1
mesa 2
|
Um patinador dirige sobre uma superfície plana de gelo horizontal com uma inércia de 80 m. Determine a força de atrito e a velocidade inicial se a massa do patinador for de 60 kg e o coeficiente de atrito for de 0,015 |
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Um corpo de massa 4,9 kg está sobre plano horizontal. Que força deve ser aplicada ao corpo na direção horizontal para dar a ele uma aceleração de 0,5 m/s 2 com um coeficiente de atrito de 0,1? |
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Sobre uma mesa horizontal encontra-se um bloco de madeira de 500 g de massa, que é acionado por um peso de 300 g suspenso na extremidade vertical de um fio lançado sobre um bloco fixado na extremidade da mesa. O coeficiente de atrito durante o movimento da barra é 0,2. Com que aceleração o bloco se moverá? |
Força de fricçãoé a força que ocorre entre as superfícies dos corpos em contato. Se não houver lubrificação entre as superfícies, o atrito é chamado de seco. A força de atrito seco é diretamente proporcional à força que pressiona as superfícies uma contra a outra e é direcionada na direção oposta ao movimento possível. O coeficiente de proporcionalidade é chamado de coeficiente de atrito. A força de pressão é perpendicular à superfície. É chamada de reação de suporte normal.
As leis de atrito em líquidos e gases diferem das leis de atrito seco. O atrito em um líquido e gás depende da velocidade do movimento: em baixas velocidades é proporcional ao quadrado e em altas velocidades é proporcional ao cubo da velocidade.
Fórmulas de solução:
Onde "k" é o coeficiente de atrito, "N" é a reação normal do suporte.
A segunda lei de Newton e as equações do movimento em forma vetorial. F=ma
De acordo com a terceira lei de Newton N = - mg
expressão para velocidade
Equações de movimento para movimento cinemático uniformemente acelerado
; 0 - V = a t onde 0 - velocidade final V - velocidade inicial
Algoritmo para resolver um problema típico:
1. Anote resumidamente a condição do problema.
2. Descrevemos a condição graficamente em sistema arbitrário referência, indicando as forças que atuam sobre o corpo (ponto), incluindo a reação normal do apoio e a força de atrito, a velocidade e a aceleração do corpo.
3. Corrigimos e designamos o sistema de referência na figura introduzindo a origem do tempo e especificando os eixos de coordenadas para forças e aceleração. É melhor direcionar um dos eixos ao longo reação normal suporte, e comece a contar o tempo no momento em que o corpo (ponto) estiver nas coordenadas zero.
4. Escrevemos na forma vetorial a segunda lei de Newton e as equações do movimento. As equações de movimento e velocidade são as dependências do deslocamento (caminho) e velocidade no tempo.
5. Escrevemos as mesmas equações na forma escalar: em projeções nos eixos coordenados. Escrevemos a expressão para a força de atrito.
6. Resolvemos equações de forma geral.
7. Substitua os valores em decisão comum, calculamos.
8. Escreva a resposta.
parte teórica
Atrito é a resistência dos corpos em contato ao movimento um em relação ao outro. O atrito é acompanhado por cada movimento mecânico, e esta circunstância tem uma consequência importante na moderna progresso técnico.
A força de atrito é a força de resistência ao movimento dos corpos em contato entre si.O atrito é explicado por dois motivos: a rugosidade das superfícies de atrito dos corpos e a interação molecular entre eles. Se formos além dos limites da mecânica, deve-se dizer que as forças de atrito são de origem eletromagnética, assim como as forças de elasticidade. Cada uma das duas causas acima de atrito em ocasiões diferentes se manifesta de diferentes maneiras. Por exemplo, se as superfícies de contato de corpos sólidos em atrito tiverem irregularidades significativas, então o termo principal na força de atrito que surge aqui será devido precisamente a essa circunstância, ou seja, irregularidade, rugosidade das superfícies dos corpos em atrito. Os corpos que se movem com atrito um em relação ao outro devem tocar as superfícies ou mover-se um no ambiente do outro. O movimento dos corpos um em relação ao outro pode não surgir devido à presença de atrito se força motriz menor que a força máxima de atrito estático. Se as superfícies de contato dos corpos sólidos em atrito forem perfeitamente polidas e lisas, o termo principal da força de atrito resultante neste caso será determinado pela adesão molecular entre as superfícies em atrito dos corpos.
Vamos considerar com mais detalhes o processo de surgimento de forças de atrito de deslizamento e repouso na junção de dois corpos em contato. Se você olhar as superfícies dos corpos ao microscópio, verá microrrugosidades, que representaremos de forma ampliada (Fig. 1, a) Consideremos a interação de corpos em contato usando o exemplo de um par de irregularidades ( cumeeira e vale) (Fig. 3, b). No caso em que não há força tentando causar movimento, a natureza da interação em ambas as vertentes das microrrugosidades é semelhante. Com esta natureza da interação, todas as componentes horizontais da força de interação se equilibram, e todas as verticais se somam e formam a força N (reação de apoio) (Fig. 2, a).
Uma imagem diferente da interação dos corpos é obtida quando uma força começa a agir sobre um dos corpos. Neste caso, os pontos de contato estarão predominantemente nas “encostas” deixadas na figura. O primeiro corpo exercerá pressão sobre o segundo. A intensidade dessa pressão é caracterizada pela força R". O segundo corpo, de acordo com a terceira lei de Newton, atuará sobre o primeiro corpo. A intensidade dessa ação é caracterizada pela força R (reação de apoio). A força R
pode ser decomposto em componentes: a força N, dirigida perpendicularmente à superfície de contato dos corpos, e a força Fsc, dirigida contra a ação da força F (Fig. 2, b).
Depois de considerar a interação dos corpos, dois pontos devem ser observados.
1) Na interação de dois corpos, de acordo com a terceira lei de Newton, surgem duas forças R e R"; para a conveniência de levá-lo em consideração na resolução de problemas, decompomos a força R em componentes N e Fsc (Ftr no caso de movimento).
2) As forças N e F Tp têm a mesma natureza ( interação eletromagnética); não poderia ser de outra forma, já que são componentes da mesma força R.
Muito importância V tecnologia moderna reduzir influência nociva das forças de atrito é a substituição do atrito de deslizamento pelo atrito de rolamento. A força de atrito de rolamento é definida como a força necessária para o rolamento retilíneo uniforme de um corpo em um plano horizontal. Foi estabelecido pela experiência que a força de atrito de rolamento é calculada pela fórmula:
onde F é a força de atrito de rolamento; k é o coeficiente de atrito de rolamento; P é a força de pressão do corpo rolante no suporte e R é o raio do corpo rolante.
Da prática é óbvio, da fórmula é claro que o que mais raio de um corpo rolante, menos obstáculo lhe é imposto pela rugosidade da superfície de apoio.
Observe que o coeficiente de atrito de rolamento, em contraste com o coeficiente de atrito de deslizamento, é um valor nomeado e é expresso em unidades de comprimento - metros.
O atrito de deslizamento é substituído pelo atrito de rolamento, em casos necessários e possíveis, substituindo os mancais de deslizamento por mancais de rolamento.
Existe um externo fricção interna(também chamado de viscosidade). Esse tipo de atrito é chamado de externo, no qual surgem forças nos pontos de contato dos corpos sólidos que impedem o movimento mútuo dos corpos e são direcionadas tangencialmente às suas superfícies.
O atrito interno (viscosidade) é um tipo de atrito, consistindo no fato de que com deslocamento mútuo. Camadas de líquido ou gás entre elas existem forças tangenciais que impedem tal movimento.
O atrito externo é dividido em atrito de repouso (atrito estático) e atrito cinemático. O atrito de repouso surge entre corpos sólidos fixos quando algum deles está tentando se mover. O atrito cinemático existe entre corpos rígidos em movimento que se tocam mutuamente. O atrito cinemático, por sua vez, é subdividido em atrito de deslizamento e atrito de rolamento.
Na vida humana, as forças de fricção atuam papel importante. Em alguns casos ele os usa e em outros ele os combate. As forças de atrito são de natureza eletromagnética.
Tipos de forças de atrito.
As forças de atrito são de natureza eletromagnética, ou seja, as forças de atrito são baseadas forças elétricas interações de moléculas. Eles dependem da velocidade do movimento dos corpos em relação uns aos outros.
Existem 2 tipos de atrito: seco e líquido.
1. O atrito do líquido é a força que ocorre ao se mover corpo sólido em um líquido ou gás, ou quando uma camada de líquido (gás) se move em relação a outra e retarda esse movimento.
Em líquidos e gases, não há força de atrito estático.
Em baixas velocidades em um líquido (gás):
Ftr = k1v,
onde k1 é o coeficiente de arrasto, dependendo da forma, tamanho do corpo e da luz no meio. Determinado pela experiência.
No altas velocidades movimentos:
Ftr = k2v,
onde k2 é o coeficiente de arrasto.
2. A fricção seca é uma força que surge do contato direto dos corpos, e é sempre direcionada ao longo das superfícies de contato dos corpos eletromagnéticos justamente pela quebra das ligações moleculares.
Atrito de repouso.
Considere a interação da barra com a superfície da mesa. A superfície dos corpos em contato não é absolutamente uniforme. A maior força de atração ocorre entre os átomos das substâncias localizadas na distância mínima uns dos outros, ou seja, em saliências microscópicas. A força total de atração dos átomos dos corpos em contato é tão significativa que mesmo sob a ação de uma força externa aplicada à barra paralelamente à superfície de seu contato com a mesa, a barra permanece em repouso. Isso significa que uma força atuando na barra é igual em valor absoluto força externa, mas na direção oposta. Esta força é a força de atrito estático.Quando a força aplicada atinge o valor crítico máximo suficiente para romper as ligações entre as saliências, a barra começa a deslizar sobre a mesa. A força máxima de atrito estático não depende da área de contato da superfície. De acordo com a terceira lei de Newton, a força de pressão normal é igual em valor absoluto à força de reação do suporte N.
A força máxima de atrito estático é proporcional à força de pressão normal: 
onde μ é o coeficiente de atrito estático.
O coeficiente de atrito estático depende da natureza do tratamento da superfície e da combinação de materiais que compõem os corpos em contato. O processamento de alta qualidade de superfícies de contato lisas leva a um aumento no número de átomos atraídos e, consequentemente, a um aumento no coeficiente de atrito estático.
O valor máximo da força de atrito estático é proporcional ao módulo da força F d da pressão exercida pelo corpo sobre o suporte.
O valor do coeficiente de atrito estático pode ser determinado da seguinte forma. Deixe o corpo (barra plana) deitar plano inclinado AB (Fig. 3). Três forças atuam sobre ele: gravidade F, força de atrito estático Fp e força de reação do suporte N. O componente normal Fp da gravidade é a força de pressão Fd produzida pelo corpo no suporte, ou seja,
FÍ=Fä. A componente tangencial Ft da gravidade é a força que tende a mover o corpo para baixo em um plano inclinado.
Em pequenos ângulos de inclinação a, a força Ft é equilibrada pela força de atrito estático Fp e o corpo está em repouso no plano inclinado (a força de reação de suporte N de acordo com a terceira lei de Newton é igual em magnitude e oposta em direção à força Fd, ou seja, equilibra).
Aumentaremos o ângulo de inclinação a até que o corpo comece a deslizar para baixo no plano inclinado. Neste momento
Fò=FпmaxDe fig. 3 mostra que Ft=Fsin = mgsin; Fn \u003d Fcos \u003d mgcos.
Nós temos
fí=sin/cos=tg.
Tendo medido o ângulo em que começa o deslizamento do corpo, é possível calcular o valor do coeficiente de atrito estático fp pela fórmula.
Arroz. 3. Atrito de repouso.
Fricção deslizante
O atrito de deslizamento ocorre quando o movimento relativo dos corpos em contato.
A força de atrito deslizante é sempre direcionada na direção oposta à velocidade relativa dos corpos em contato.
Quando um corpo começa a deslizar sobre a superfície de outro corpo, as ligações entre os átomos (moléculas) inicialmente corpos imóveis quebrar, o atrito diminui. Com o movimento relativo adicional dos corpos, novas ligações são constantemente formadas entre os átomos. Nesse caso, a força de atrito deslizante permanece constante, ligeiramente menor que a força de atrito estático. Assim como a força de atrito estático máximo, a força de atrito deslizante é proporcional à força de pressão normal e, portanto, à força de reação do apoio:
, onde é o coeficiente de atrito de deslizamento (), dependendo das propriedades das superfícies de contato.
Arroz. 3. Atrito de deslizamento
Perguntas de controle
- O que é atrito externo e interno?
- Que tipo de atrito é o atrito estático?
- o que é fricção seca e líquida?
- Qual é a força máxima de atrito estático?
- Como determinar o valor do coeficiente de atrito estático?
Vamos colocar experiência
Vamos empurrar o bloco que está sobre a mesa, dando-lhe alguma velocidade inicial. Veremos que a barra desliza sobre a mesa e sua velocidade diminui até parar completamente (a Figura 17.1 mostra as posições sucessivas da barra através intervalos iguais tempo). Como você já sabe do curso básico de física da escola, a força de atrito deslizante que atua sobre ela do lado da mesa diminui a velocidade da barra.
As forças de atrito deslizante atuam em cada um dos corpos em contato quando eles se movem um em relação ao outro.
Essas forças atuam em cada um dos corpos em contato (Fig. 17.2). Eles são iguais em valor absoluto e opostos em direção, porque estão conectados pela terceira lei de Newton. 
Quando a barra desliza sobre a mesa, não notamos a força de atrito deslizante atuando na mesa pela lateral da barra, porque a mesa está presa ao chão (ou uma força de atrito estático bastante grande atua na mesa vindo do chão lado, que será discutido mais adiante).
Se você empurrar uma barra deitada no carrinho, sob a ação da força de atrito deslizante que atua no carrinho pela lateral da barra, o carrinho se moverá com aceleração e a velocidade da barra em relação ao carrinho diminuirá.
1. Quantas vezes a aceleração da barra em relação à mesa neste experimento é maior que a aceleração do carrinho em relação à mesa, se a massa da barra é de 200 g e a massa do carrinho é de 600 g? O atrito entre o carrinho e a mesa pode ser desprezado.
As forças de atrito de deslizamento são direcionadas ao longo da superfície de contato dos corpos. A força de atrito que atua em cada corpo tem direção oposta à velocidade desse corpo em relação a outro corpo.
As forças de atrito de deslizamento são devidas principalmente ao envolvimento e destruição das irregularidades dos corpos em contato (essas irregularidades são exageradas na Figura 17.3 para maior clareza). Portanto, geralmente quanto mais lisas forem as superfícies dos corpos em contato, menor será a força de atrito entre eles. 
No entanto, se as superfícies de contato forem muito lisas (por exemplo, se forem polidas), a força de atrito deslizante pode aumentar devido à ação das forças de atração intermoleculares.
Vamos descobrir do que depende a força de atrito deslizante.
De que depende a força de atrito de deslizamento?
Vamos colocar experiência
Usaremos um dinamômetro para puxar a barra sobre a mesa com velocidade constante(Fig. 17.4, a), aplicando uma força direcionada horizontalmente ao controle. 
Ao se mover a uma velocidade constante, a aceleração do bloco é zero. Conseqüentemente, a força de atrito deslizante que atua na barra do lado da mesa é equilibrada pela força elástica que atua na barra do lado do dinamômetro. Isso significa que essas forças são iguais em valor absoluto, ou seja, o dinamômetro mostra o módulo da força de atrito.
Vamos repetir o experimento colocando outra barra semelhante na barra (Fig. 17.4, b). Veremos que a força de atrito deslizante dobrou. Notamos agora que neste experimento (comparado ao experimento com uma barra) a força da reação normal também dobrou.
Ao alterar a força de reação normal, pode-se garantir que o módulo da força de atrito deslizante Ftr seja proporcional ao módulo da força de reação normal N:
F tr.sk \u003d μN. (1)
Como mostra a experiência, a força de atrito deslizante praticamente não depende da velocidade relativa do movimento dos corpos em contato e da área de contato.
O coeficiente de proporcionalidade μ é chamado de coeficiente de atrito. É determinado pela experiência (cf. trabalho de laboratório 4). Depende do material e da qualidade do processamento das superfícies de contato. Na folha de guarda do livro de problemas (sob a capa) são dados valores aproximados do coeficiente de atrito para alguns tipos de superfícies.
O coeficiente de atrito dos pneus no asfalto molhado ou no gelo é de várias rosas menor que o coeficiente atrito dos pneus no asfalto seco. Portanto, a distância de frenagem do carro aumenta significativamente durante a chuva ou gelo. Motoristas são avisados sobre estradas escorregadias placa de trânsito(Fig. 17.5). 
2. Um corpo de massa m move-se ao longo de uma superfície horizontal. Coeficiente de atrito entre corpo e superfície μ.
a) Qual é a força de atrito de deslizamento?
b) Com que módulo de aceleração o corpo se move se apenas a força da gravidade, a força de reação normal e a força de atrito deslizante atuam sobre ele?
3. Um bloco sobre a mesa recebeu uma velocidade de 2 m/s e parou 1 m (distância de parada). Qual é o coeficiente de atrito entre a barra e a mesa?
4. Podemos supor aproximadamente que a força de atrito deslizante atua no carro durante a frenagem. Estime a distância de frenagem do carro em piso seco e no gelo quando velocidade inicial 60km/h; 120 km/h Compare os valores encontrados com o comprimento da sala de aula.
As respostas que você obtém irão surpreendê-lo. Provavelmente, você ficará mais cuidadoso na estrada durante a chuva e principalmente no gelo.
2. Força de atrito estático
Vamos colocar experiência
Tente mover o gabinete (Fig. 17.6). Ele ficará parado mesmo se você aplicar muita força nele.
Que força equilibra a força dirigida horizontalmente aplicada por você ao gabinete? Esta é a força de atrito estático que atua no gabinete pela lateral do piso. 
As forças de atrito estático surgem quando você tenta mover um dos corpos em contato em relação ao outro no caso em que os corpos permanecem em repouso um em relação ao outro. Essas forças impedem o movimento relativo dos corpos.
5. A força de atrito estático atua no chão pela lateral do gabinete (Fig. 17.6)?
As causas da força de atrito estático são semelhantes às causas da força de atrito deslizante: a presença de irregularidades nas superfícies de contato dos corpos e a ação de forças de atração intermoleculares.
Aumentaremos gradativamente a força horizontal aplicada ao gabinete. Ao atingir um determinado valor, o gabinete se moverá e começará a deslizar no chão. Portanto, o módulo da força de atrito estático Ftr.pok não excede um determinado valor limite, denominado força máxima atrito de repouso.
A experiência mostra que a força máxima de atrito estático é ligeiramente mais poder Fricção deslizante. No entanto, para simplificar a solução tarefas escolares suponha que a força máxima de atrito estático é igual à força de atrito deslizante:
F tr.pok ≤ μN. (2)
Se o corpo está em repouso, então a força de atrito estático tr.pok equilibra a força direcionada ao longo da superfície de contato dos corpos e tende a mover o corpo.
Portanto, neste caso
F tr.pok = F. (3)
Observe: a força de atrito estático satisfaz duas relações - desigualdade (4) e igualdade (5). Deles segue a desigualdade para a força que não pode mover o corpo:
Se F > μN, o corpo começará a deslizar e as gorduras de atrito deslizante atuarão sobre ele. Nesse caso
F tr \u003d F tr.sk \u003d μN.
As relações (3) e (5) são ilustradas por um gráfico da dependência da força de atrito Ftr com a força F aplicada ao corpo (Fig. 17.7). 
6. Uma força horizontal igual em módulo a F é aplicada a uma barra com massa de 1 kg que está sobre a mesa.O coeficiente de atrito entre a barra e a mesa é 0,3. Qual é a força de atrito atuando na barra do lado da mesa se F = 2 N? F = 5 N?
7. Um trator puxa horizontalmente um feixe de toras pesando 10 toneladas com uma força de 40 kN. Qual é a aceleração do fardo se o coeficiente de atrito entre as toras e a estrada é 0,3? 0,5?
8. Uma barra com massa de 1 kg localizada sobre a mesa é puxada por uma mola horizontal com rigidez de 100 N/m. Coeficiente de atrito 0,3. Qual é o alongamento x da mola se a barra estiver em repouso? movendo-se a uma velocidade de 0,5 m/s?
O atrito pode ser uma força motriz?
Dando um passo, a pessoa empurra a estrada para trás, agindo sobre ela com a força do atrito estático mp1: afinal, a sola durante o empurrão repousa em relação à estrada (isso às vezes é indicado por uma impressão clara da sola) (Fig. 17.8, a). De acordo com a terceira lei de Newton, do lado da estrada, uma pessoa é afetada pelo mesmo módulo de força de atrito estático tr2 direcionado para frente. 
A força de atrito estático também acelera o carro (Fig. 17.8, b). Quando uma roda rola sem escorregar, ela ponto baixo repouso em relação à estrada. A roda motriz do carro (acionada pelo motor) empurra a estrada para trás, agindo sobre ela com a força de atrito estático mp1. De acordo com a terceira lei de Newton, a estrada com um átomo empurra a roda (e com ela o carro) para frente pela força de atrito estático mp2. É essa força que costuma ser chamada de força de tração.
9. Qual é o objetivo de fazer locomotivas (locomotivas elétricas e a diesel) muito massivas?
10. O coeficiente de atrito entre os pneus das rodas motrizes do carro e a estrada é de 0,5. Suponha que a resistência do ar possa ser desprezada.
a) Com que aceleração máxima possível um carro pode se mover se todas as suas rodas estiverem girando?
b) A aceleração máxima possível do carro aumentaria ou diminuiria se apenas as rodas dianteiras ou apenas as traseiras fossem movidas? Justifique sua resposta.
Dicas. A aceleração do carro é devido à ação da força de atrito estático do lado da estrada. 
Perguntas e tarefas adicionais
11. A Figura 17.9 mostra gráficos da dependência da força de atrito deslizante da força de reação normal ao mover três barras diferentes na mesa. Entre qual barra e a mesa o coeficiente de atrito é maior? O que é igual a?
12. Sobre a mesa está uma pilha de quatro livros idênticos pesando 500 g cada (Fig. 17.10). O coeficiente de atrito entre as capas dos livros é 0,4. Que força horizontal deve ser aplicada para segurar os livros restantes:
a) mova o livro 4?
b) mover os livros 3 e 4 juntos?
c) retirar o livro 3?
d) retirar o livro 2?
