Alvo: Consolidar o conhecimento adquirido sobre fricção e os tipos de fricção.

Processo de trabalho:

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 de gelo horizontal lisa com uma inércia de 80 m. Determine a força de atrito e a velocidade inicial se a massa do patinador for 60 kg e o coeficiente de atrito for 0,015
	Um corpo de massa 4,9 kg está sobre um plano horizontal. Que força deve ser aplicada ao corpo na direção horizontal para dar-lhe uma aceleração de 0,5 m/s 2 com um coeficiente de atrito de 0,1?
	Um bloco de madeira de massa 500 g repousa sobre uma mesa horizontal, que é colocada em movimento 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 umas contra as outras 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 um 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 é a velocidade final V é a velocidade inicial

Algoritmo para resolver um problema típico:

1. Anote brevemente a condição do problema.

2. Representamos a condição graficamente em um referencial arbitrário, 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 coordenados para forças e aceleração. É melhor direcionar um dos eixos ao longo da reação normal do suporte, e começar a contar o tempo no momento em que o corpo (ponto) estiver na coordenada 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 da velocidade no tempo.

5. Escrevemos as mesmas equações em 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 na solução geral, calcule.

8. Anote a resposta.

Parte teórica
O atrito é a resistência dos corpos em contato ao movimento um em relação ao outro. A fricção acompanha todo movimento mecânico, e esta circunstância tem uma consequência essencial no progresso técnico moderno.
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 de atrito acima em diferentes casos se manifesta em uma extensão diferente. Por exemplo, se as superfícies de contato de corpos sólidos em atrito têm irregularidades significativas, o termo principal da força de atrito que surge aqui será devido precisamente a essa circunstância, ou seja, desnivelamento, aspereza das superfícies dos corpos em atrito Corpos que se movem com atrito uns em relação aos outros devem tocar as superfícies ou mover-se um no ambiente do outro. O movimento dos corpos um em relação ao outro pode não ocorrer devido à presença de atrito se a força motriz for menor que a força máxima de atrito estático. Se as superfícies de contato de corpos sólidos em atrito são perfeitamente polidas e lisas, então o termo principal da força de atrito que surge neste caso será determinado pela adesão molecular entre as superfícies de atrito dos corpos.

Vamos considerar com mais detalhes o processo de surgimento de forças de deslizamento e atrito de repouso na junção de dois corpos em contato. Se você observar as superfícies dos corpos ao microscópio, verá microrrugas, que representaremos de forma ampliada (Fig. 1, a). Consideremos a interação de corpos em contato usando o exemplo de um par de irregularidades ( cume e calha) (Fig. 3, b). No caso em que não há força tentando causar movimento, a natureza da interação em ambas as vertentes de microrugosidade é semelhante. Com essa 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 “inclinações” deixadas na figura. O primeiro corpo pressionará o segundo. A intensidade desta pressão é caracterizada pela força R. O segundo corpo, de acordo com a terceira lei de Newton, atuará sobre o primeiro corpo. A intensidade desta ação é caracterizada pela força R (reação de suporte). A força R

pode ser decomposta em componentes: a força N, direcionada perpendicularmente à superfície de contato dos corpos, e a força Fsc, direcionada 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 levar isso 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 são da mesma natureza (interação eletromagnética); não poderia ser de outra forma, pois são componentes da mesma força R.
Na tecnologia moderna, a substituição do atrito de deslizamento pelo atrito de rolamento é de grande importância para reduzir os efeitos nocivos das forças de atrito. 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 quanto maior o raio do corpo rolante, menos obstáculo o desnível da superfície de suporte lhe confere.
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 mancais de deslizamento por mancais de rolamento.

Há atrito externo e interno (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.

As forças de atrito desempenham um papel importante na vida humana. 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 nas forças elétricas de interação das moléculas. Eles dependem da velocidade de movimento dos corpos em relação uns aos outros.
Existem 2 tipos de atrito: seco e líquido.
1. O atrito líquido é uma força que surge quando um corpo sólido se move 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.

Em altas velocidades:
Ftr = k2v,
onde k2 é o coeficiente de arrasto.
2. A fricção a seco é uma força decorrente do contato direto dos corpos, e é sempre direcionada ao longo das superfícies de contato dos corpos eletromagnéticos precisamente pela quebra das ligações moleculares.
Fricção do 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 átomos de substâncias que estão a uma distância mínima um do outro, ou seja, no microscópio saliências. A força de atração total dos átomos dos corpos em contato é tão significativa que mesmo sob a ação de uma força externa aplicada à barra paralela à superfície de seu contato com a mesa, a barra permanece em repouso. Isso significa que uma força agindo na barra é igual em valor absoluto à força externa, mas com 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 de atrito estático máxima 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 de atrito estático máxima 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 como segue. Deixe o corpo (barra plana) repousar sobre um plano inclinado AB (Fig. 3). Três forças atuam sobre ele: gravidade F, força de atrito estático Fp e força de reação do suporte N. A componente normal Fp da gravidade é a força de pressão Fd produzida pelo corpo no suporte, ou seja,
FН=Fд. 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 do suporte N de acordo com a terceira lei de Newton é igual em magnitude e oposta em direção à força Fd, ou seja, equilibra-o).
Aumentaremos o ângulo de inclinação a até que o corpo comece a deslizar para baixo no plano inclinado. Neste momento
Fт=FпmaxDa fig. 3 mostra que Ft=Fsin = mgsin; Fn \u003d Fcos \u003d mgcos.
Nós temos
fн=sin/cos=tg.
Tendo medido o ângulo em que o deslizamento do corpo começa, 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 de deslizamento 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) dos corpos inicialmente imóveis são quebradas e o atrito diminui. Com mais movimento relativo dos corpos, novas ligações são constantemente formadas entre os átomos. Neste caso, a força de atrito deslizante permanece constante, ligeiramente menor que a força de atrito estático. Como a força máxima de atrito estático, a força de atrito deslizante é proporcional à força de pressão normal e, portanto, à força de reação do suporte:
, onde é o coeficiente de atrito deslizante (), dependendo das propriedades das superfícies de contato.

Arroz. 3. Fricção de deslizamento

perguntas do teste

1. O que é atrito externo e interno?
2. Que tipo de atrito é o atrito estático?
3. o que é atrito seco e líquido?
4. Qual é a força máxima de atrito estático?
5. Como determinar o valor do coeficiente de atrito estático?

1. Para que um corpo (um livro deitado sobre uma mesa, uma caixa no chão, etc.) se mova, uma força deve ser aplicada a ele. Nesse caso, com um aumento gradual da força, o corpo permanecerá em repouso por algum tempo e, a um determinado valor da força aplicada, começará a se mover. A força gerada pelo contato direto entre dois corpos é chamada de força de fricção. Esta força é sempre direcionada ao longo da superfície de contato.

Um livro sobre uma mesa é afetado no plano vertical pelas forças da gravidade \(\vec(F)_t \) que se equilibram, e a elasticidade (reação do suporte), no plano horizontal a força aplicada é \(\vec(F ) \) . Como o livro permanece imóvel por algum tempo, isso significa que outra força atua no plano horizontal, igual em valor absoluto à força \(\vec(F) \) e direcionada em sentido contrário a ela. Esta força é força de atrito estático. Quanto maior a força aplicada ao corpo (enquanto ele não está em movimento), maior a força de atrito estático.

A força de atrito estático é igual em valor absoluto e direcionada oposta à força aplicada a um corpo em repouso paralelo à superfície de seu contato com outro corpo.

2. A um certo valor da força aplicada ao corpo \(\vec(F) \)​ ele começa a se mover. No momento em que a barra começa a se mover, a força de atrito estático tem um valor máximo \(\vec(F)_(tr.max) \) , que é igual à força de atrito de deslizamento. Quanto maior a força de pressão do corpo na superfície de contato dos corpos perpendiculares a essa superfície (força de pressão normal), maior a força de atrito estático máxima, ou seja, \((F_(tr))_(max)=\mu N \) , onde \(\mu \)​ é o coeficiente de atrito.

A força máxima de atrito estático é diretamente proporcional à força da pressão normal.

A força de atrito estático impede que o corpo comece a se mover. Por outro lado, a força de atrito estático pode ser a causa da aceleração do movimento do corpo. Assim, ao caminhar, a força de atrito estático \\ (F_ (tr) \) , agindo na sola, nos informa a aceleração. A força \(F \)​, igual em valor absoluto à força de atrito estático e direcionada na direção oposta, transmite aceleração ao suporte.

3. Quando um corpo se move, uma força de atrito também atua sobre ele, é chamada de força de atrito deslizante. A força de atrito deslizante é a força que atua quando um corpo desliza sobre a superfície de outro e é direcionado na direção oposta ao movimento do corpo. É ligeiramente menor que a força máxima de atrito estático e é direcionada na direção oposta ao movimento do corpo em relação ao corpo em contato com ele.

A força de atrito deslizante é diretamente proporcional à força de pressão normal: \((F_(tr))_(max)=\mu N \) . Nesta fórmula \ (N \) é a força da pressão normal, ou seja força atuando perpendicularmente à superfície dos corpos em contato; \(\mu \)​ - coeficiente de atrito. O coeficiente de atrito caracteriza as superfícies dos corpos em contato. É determinado experimentalmente e é apresentado em tabelas.

O atrito é causado por superfícies irregulares. No caso de superfícies bem polidas, as moléculas localizadas nas superfícies dos corpos estão localizadas próximas umas das outras e as forças de interação intermolecular são bastante grandes.

4. Se um corpo rola na superfície de outro corpo, então a força de atrito também atua sobre ele. Isso é - força de atrito de rolamento. É diretamente proporcional à força da pressão normal (reação de suporte) \(N \) e inversamente proporcional ao raio \(R \) do corpo rolante: \(F_(conjunto)=\mu\frac(N)(R) \)​, onde \(\mu \)​ é o coeficiente de atrito de rolamento.

5. Há uma série de problemas práticos em que é necessário levar em conta a força de atrito. De particular importância são as tarefas associadas ao tráfego. É sabido que, para evitar acidentes, deve-se manter uma certa distância entre os carros; em tempo chuvoso ou em condições de gelo, deve ser maior do que em tempo seco.

A distância que um carro percorre ao frear até uma parada completa é chamada de distância de parada. A distância de frenagem é calculada usando a fórmula \(s=\frac(v^2)(2a) \) .

Parte 1

1. Ao medir o coeficiente de atrito, a barra foi movida ao longo da superfície horizontal da mesa e o valor da força de atrito foi obtido \(F_1 \) . Em seguida, uma carga foi colocada na barra, cuja massa é 2 vezes maior que a massa da barra, e o valor da força de atrito \(F_2\) foi obtido. Neste caso, a força de atrito \(F_2\)

1) é igual a \(F_1 \)
2) 2 vezes mais \(F_1 \)
3) 3 vezes mais \(F_1 \)
4) 2 vezes menos \(F_1\)

2. A tabela mostra os resultados das medições da força de atrito e da força de pressão normal no estudo da relação entre essas grandezas.

Regularidade \(\mu=N/F_(tr) \)​ é cumprida para força de pressão normal

1) apenas 0,4 N a 2,0 N
2) apenas 0,4 N a 3 N
3) apenas 0,4 N a 4,5 N
4) apenas 2,0 N a 4,5 N

3. Ao medir a força de atrito, a barra foi deslocada ao longo da superfície horizontal da mesa e obteve-se o valor da força de atrito \(F_1\). Em seguida, a barra foi movida, colocando-a sobre a mesa com uma face, cuja área é 2 vezes maior que no primeiro caso, e obteve-se o valor da força de atrito \(F_2\). Força de atrito \(F_2 \)

1) é igual a \(F_1 \)
2) 2 vezes mais \(F_1 \)
3) 2 vezes menos \(F_1\)
4) 4 vezes menos \(F_1\)

4. Dois blocos de madeira de massa \(m_1 \) e \(m_2 \) deslizam ao longo de uma superfície horizontal de mesa tratada de forma idêntica. A força de atrito deslizante \(F_1 \) e \(F_1 \) atua nas barras, respectivamente. Sabe-se que \(F_2=2F_1 \) . Portanto, \(m_1 \)​

1) \(m_1\)
2) \(2m_2\)
3)\(m_2/2\)
4) a resposta depende do valor do coeficiente de atrito

5. A figura mostra gráficos da dependência da força de atrito com a força de pressão normal. Compare os valores do coeficiente de atrito.

1) \(\mu_2=\mu_1\)​
2) \(\mu_2>\mu_1\)​
3) \(\mu_2<\mu_1 \)
4) \(\mu_2>>\mu_1\)

6. O estudante realizou um experimento para medir a força de atrito que atua em dois corpos que se movem ao longo de superfícies horizontais. A massa do primeiro corpo \(m_1 \) , a massa do segundo corpo \(m_2 \) e \(m_1 =2m_2 \). Ele obteve os resultados apresentados na figura na forma de um diagrama. Que conclusão pode ser tirada da análise do gráfico?

1) força de pressão normal \(N_2=2N_1 \)
2) força de pressão normal \ (N_1 \u003d N_2 \)
3) coeficiente de atrito \(\mu_1=\mu_2 \)​
4) coeficiente de atrito \(\mu_2=2\mu_1 \)​

7. Dois carros de mesma massa estão se movendo um em uma estrada de asfalto e o outro em uma estrada de terra. O diagrama mostra os valores da força de atrito para esses veículos. Compare os valores do coeficiente de atrito (​\(\mu_1 \)​ e \(\mu_2 \) ).

1) \(\mu_2=0.3\mu_1\)​
2) \(\mu_2=\mu_1\)
3) \(\mu_2=1.5\mu_1\)
4) \(\mu_2=3\mu_1\)

8. A figura mostra um gráfico da dependência da força de atrito com a força de pressão normal. Qual é o coeficiente de atrito?

1) 0,5
2) 0,2
3) 2
4) 5

9. Um trenó pesando 3 kg desliza ao longo de uma estrada horizontal. A força de atrito de deslizamento de seus corredores na estrada é de 6 N. Qual é o coeficiente de atrito de deslizamento dos corredores na estrada?

1) 0,2
2) 0,5
3) 2
4) 5

10. Quando um corpo pesando 40 kg se move ao longo de uma superfície horizontal, atua uma força de atrito deslizante de 10 N. Qual será a força de atrito deslizante quando a massa do corpo diminuir 5 vezes?

1) 1N
2) 2N
3) 4N
4) 5N

11. Estabeleça uma correspondência entre a quantidade física (coluna da esquerda) e a natureza de sua mudança (coluna da direita) com o aumento da massa da barra se movendo ao longo da mesa. Em sua resposta, anote os números das respostas selecionadas em uma linha.

QUANTIDADE FÍSICA
A. Força de atrito
B. Coeficiente de atrito
B. Força de pressão normal

CARÁTER DE MUDANÇA DE VALOR
1) diminui
2) aumenta
3) não muda

12. Das afirmações abaixo, escolha duas corretas e anote seus números na tabela.

1) A força de atrito estático é maior que a força aplicada ao corpo.
2) A força de atrito de rolamento é menor que a força de atrito de deslizamento para a mesma massa corporal.
3) O coeficiente de atrito de deslizamento é diretamente proporcional à força de pressão normal.
4) A força de atrito depende da área de apoio de um corpo em movimento com sua superfície igualmente processada.
5) A força de atrito estático máxima é igual à força de atrito de deslizamento.

Parte 2

13. O carro, com velocidade de 72 km/s, começa a desacelerar com o motor desligado e percorre uma distância de 100 m. Qual é a aceleração do carro e o tempo de frenagem?

Respostas

Definição

Pela força de atrito 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 (ou suas partes) em contato se movem um em relação ao outro. Neste caso, o atrito que aparece durante o movimento relativo dos corpos em contato é chamado de externo. O atrito que ocorre entre as partes de um corpo sólido (gás, líquido) é chamado de interno.

A força de atrito é um vetor que tem uma direção ao longo da tangente às superfícies de atrito (camadas). Nesse caso, essa força é direcionada para neutralizar o deslocamento relativo dessas superfícies (camadas). Então, se duas camadas de líquido se movem uma sobre a outra, enquanto se movem em velocidades diferentes, então a força que é aplicada à camada que se move a uma velocidade mais alta tem uma direção oposta ao movimento. A força que atua na camada que se move com menor velocidade é direcionada ao longo do movimento.

Tipos de atrito

O atrito que ocorre entre as superfícies dos sólidos é chamado de seco. Ocorre não apenas ao deslizar superfícies, mas também ao tentar causar movimento de superfícies. Isso cria uma força de atrito estático. O atrito externo que aparece entre corpos em movimento é chamado de cinemático.

As leis do atrito seco indicam 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 (em repouso ou em deslizamento). Este coeficiente depende da natureza e condição 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 uma função da velocidade. Muitas vezes, em vez do coeficiente de atrito, é usado 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, que leva em consideração as forças de atração entre as moléculas dos corpos que são submetidos ao atrito:

onde S é a área total de contato dos corpos, p 0 é a pressão adicional causada pelas forças de atração molecular, é o verdadeiro coeficiente de atrito.

O atrito entre um corpo sólido e um líquido (ou gás) é chamado de viscoso (líquido). A força de atrito viscoso torna-se igual a zero se a velocidade do movimento relativo dos corpos desaparece.

Quando um corpo se move em um líquido ou gás, aparecem as 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, da viscosidade do meio. Em velocidades não muito altas, a força de atrito é calculada usando a fórmula:

onde o sinal de menos significa que a força de atrito tem uma direção oposta à direção do vetor velocidade. Com o aumento das velocidades dos corpos em um meio viscoso, a lei linear (4) se transforma em uma lei quadrática:

Os coeficientes e são essencialmente dependentes da forma, dimensões, 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 a dimensão do comprimento e depende do material dos corpos sujeitos ao contato e das qualidades das superfícies, etc. N é a força da pressão normal, r é o raio do corpo rolante.

Unidades de força de atrito

A unidade básica de medida da força de atrito (assim como qualquer outra força) no sistema SI é: [P]=H

Em 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 o corpo pode estar em equilíbrio se o coeficiente de atrito entre o disco e o corpo é ?

Decisão. Vamos representar na Fig. 1 as forças que irão atuar sobre um corpo colocado sobre um disco giratório.

Pela segunda lei de Newton, temos:

Na projeção no eixo Y, da equação (1.1) obtemos:

Na projeção no eixo X temos:

onde a aceleração do movimento de um pequeno corpo é igual em módulo à componente normal da aceleração total. Encontramos os atritos de repouso como:

levamos em conta a expressão (1.2), então temos.

A força de atrito surge no ponto de contato entre dois corpos e impede o movimento mútuo desses corpos um em relação ao outro. É sempre dirigido em sentido contrário ao movimento dos corpos ou à direção de aplicação de uma força externa. Se os corpos estão parados. Como resultado do atrito, a energia mecânica é convertida em energia térmica.

O atrito é dividido em atrito de repouso e atrito de movimento. O atrito do movimento é, por sua vez, dividido em atrito de rolamento e atrito de deslizamento. O atrito ocorre quando os corpos em contato tentam se mover um em relação ao outro.

Fórmula 1 - Força de atrito.

N - Força de reação do suporte.

Mu - Coeficiente de atrito.

O atrito de repouso, como o nome indica, ocorre quando uma força externa é aplicada aos corpos, buscando deslocá-los um em relação ao outro. Mas ainda não há movimento. Não há movimento precisamente porque é impedido pela força de atrito de repouso. No momento em que a força externa excede a força de atrito estático, a força de atrito deslizante surgirá.

A causa da força de atrito é a irregularidade na superfície dos corpos em contato. Mesmo que as superfícies pareçam lisas, de fato, em alta ampliação, a superfície é áspera. Portanto, são precisamente essas irregularidades na superfície de dois corpos que se apegam um ao outro.

Figura 1 - Superfícies de contato.

Parece que, se as superfícies forem polidas para um acabamento espelhado, o atrito entre elas deve, se não desaparecer completamente, certamente cair para um valor mínimo. Mas, na prática, verifica-se que não é tão simples. No caso de superfícies muito lisas, aparece outro fator de aumento de atrito. Isso é atração intermolecular. Com o processamento muito fino do material, as moléculas da substância de dois corpos estão tão próximas umas das outras que surgem forças de atração tão fortes que impedem que os corpos se movam um em relação ao outro.

Naturalmente, a magnitude da força de atrito também é afetada pela força que pressiona os corpos uns contra os outros. Quanto mais alto, maior a força de atrito. Se você rolar no inverno, os trenós vazios na neve sairão com bastante facilidade. Se uma criança estiver sentada no trenó, será mais difícil arrastá-la. Bem, se um adulto se sentar neles, você pensará duas vezes se vale a pena arrastá-los. Em todos estes casos, a qualidade da superfície dos patins e a superfície da neve não se alteram. Mas a força da gravidade é diferente, o que leva a um aumento da força de atrito.

Além do atrito de deslizamento, há também uma força de atrito de rolamento. Mais uma vez, a essência do fenômeno está escondida no nome. Ou seja, esse é o atrito que ocorre durante o rolamento de um objeto na superfície de outro. O atrito de rolamento é muitas vezes menor do que o atrito de deslizamento.

Imagine uma bola de metal rolando na superfície de uma mesa. Devido à deformação da mesa e da própria bola, o local de contato entre elas não é um ponto, mas uma determinada superfície. Como resultado, o ponto de aplicação da reação de suporte é ligeiramente deslocado para frente do centro de equilíbrio. E a reação do suporte está um pouco para trás. Como resultado, a parte normal da reação do suporte é compensada pela força da gravidade, e a componente tangencial é a força de atrito de rolamento.