Veja como identificar e calcular a Força de Atrito: resumo de Física

A força de atrito está no dia a dia e cai direto no Enem, no Encceja e nos vestibulares. É bem simples de compreender, mas ainda causa muitas dúvidas na hora de resolver as questões. Veja a diferença entre o coeficiente de atrito dinâmico e de atrito estático

Você pode dar uma conferida em seu dicionário: a força de atrito se manifesta pela fricção de um corpo sólido contra o outro. Outros significados encontrados indicam a resistência que um corpo sólido desenvolve quando está em contato com outro corpo e conflito entre duas pessoas por não concordarem com algo.

Mas ninguém vai discordar desses conceitos, não é mesmo? Já no campo da Física, podemos afirmar que o atrito faz parte do nosso cotidiano e age por meio da Força que age sempre no sentido contrário ao movimento.

Se você anda tão preocupado com as fórmulas e não acredita que esta Força está em todos lugares, fique sabendo que ao deslizar a sua mão sobre a pele do namorado (ou namorada), está exercendo sobre ela uma resistência, uma tensão. É sobre isso que estamos falando! A Força de AtritoÉ a Força de Atrito também que permite que um carro freie e pare. Nesse exemplo, esta Força atua tanto entre o disco e a pastilha de freios, quanto no atrito entre o pneu e o chão.

Além disso, esta Força também é responsável pela locomoção das pessoas em todos os lugares. Todos mesmo! Afinal, nós empurramos a terra para trás para ir para frente.

Esse movimento ocorre devido a interação entre nossos pés e o solo. Quando o seu pé ou o calçado “desliza” sobre o solo com facilidade, é porque está com pouca fricção, pouca resistência.A Força de AtritoE, por outro lado, quando você tenta fazer “deslizar”  e não consegue facilmente, é porque está com muita resistência, como que atuando “em contrário” à força que você faz. Afinal, existe superfície sem atrito?

Nos exercícios sobre Mecânica, é comum encontrarmos questões para calcular a aceleração e forças aplicadas em um corpo, considerando a superfície lisa e sem resistência. Ou seja, quando o corpo estava em movimento, a superfície não exercia nenhuma Força que colocasse resistência ao movimento.

Vocês concordam que isso levaria o objetivo a se movimento sem parar? Se sim, então sabemos que esses exercícios trabalham com um movimento idealizado, o que nos leva a afirmar que: por mais que a superfície seja lisa, ela sempre exercerá uma força contrária ao deslocamento e, uma hora ou outra, o corpo acabará parando.

Características da Força de Atrito

  1. A Força surge quando aplicamos uma força para mover um corpo
  2. É contrária ao deslocamento do objeto
  3. Depende do coeficiente de atrito, ou seja, da rugosidade da superfície
  4. Fat = μ.N
  5. Onde: μ= o coeficiente de atrito (adimensional) e N= Força Normal

 

Tipos de Força de Atrito:

Força de Atrito Estático – A Força “fe” atua no corpo quando ele ainda está parado e a sua intensidade é igual à força necessária para tentar movê-lo. Pareceu confuso? Vamos então apresentar duas hipóteses:

Se fizermos uma força menor para que a necessária para movimentar o corpo, a Força Estática será pequena e contrária a essa força e o corpo não se moverá;

Se fizermos uma força maior do que a necessária para movimentar o corpo, ela será suficiente para vencer a Força Estática e o corpo entrará em movimento.

Isso acontece porque existe um limite máximo para a Força Estática, conhecida como Força de Atrito Estático Máxima, que é igual a força mínima para um objeto entrar em movimento. Assim:

  • Fem = μe.N
  • Onde: μe= o coeficiente de atrito (adimensional) e N= Força Normal

 

Força de Atrito Dinâmico

Quando o corpo entra em movimento ainda existe a Força cntrária, que impõe resistência. Nste caso ela passa a atuar no corpo como a Força de Atrito Dinâmico (ou cinético). Ela pode ser calculado por uma função equivalente:

  • Fc = μc.N
  • Onde: μc= o coeficiente de atrito (adimensional) e N= Força Normal

É importante ressaltar que o valor de μc será sempre menor que μe. Esses valores são admissionais, pois estamos falando da razão entre duas forças.

Exemplo 1: Imagine o seguinte experimento para medir a força de atrito: um objeto parado em uma superfície é puxado com uma força F que vai aumentando até um valor suficiente para movimentar o corpo com velocidade constante, enquanto a força age sobre o objeto, ela é medida por um dinamômetro.

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Exercício resolvido:

Esboce o gráfico do módulo da força de atrito versus a força aplicada ao corpo:força de atrito
Acompanhe a Resolução:

  • Para os valores de força menores que a força estática, o objeto não se move.
  • Isso acontece porque, mesmo com a ação de uma força que vai aumentando gradualmente, a força de atrito também aumenta com a mesma intensidade, mas no sentido contrário ao deslocamento e acaba anulando a ação da força.
  • No entanto, ao continuar aumentando a força F, ela atingirá um valor maior que a Força de Atrito Estático Máxima.
  • O corpo começará a se mover, pois a força resultante não é mais nula.
  • Assim, o corpo passa a ganhar aceleração, então, a força pode ser reduzida para continuar a mover o corpo a uma velocidade constante.

 

Exemplo 2:

Suponha que o bloco do exemplo anterior pesa 100N e que o coeficiente de atrito estático e cinético entre as superfícies envolvidas é de 0,40 e 0,20, respectivamente. Calcule:

Ao ser empurrado com uma força de 30 N, o bloco não sai do lugar. Quanto vale a Força Estática?
Com que força devemos empurrar o bloco para que ele saia do lugar, vencendo a força de atrito estático?

Que força deve ser usada para o bloco movimentar-se com velocidade constante, após sair do lugar?

Resolução:

  • Como o bloco não sai do lugar, F = 30 N deve ser igual a fe= 30 N, que anula a força F.
    Sabemos que N = peso do corpo = 100N, assim: Fem = μe.N = 0,40 x 100 = 40N
    Para vencermos a força de atrito estático máxima e colocar o bloco em movimento
    devemos aplicar uma força F>40.
    Para que o bloco se movimente com velocidade constante, a Força F aplicada deve ser exatamente:
  • Fc = μc.N = 0,20 x 100 = 20N, de forma que a resultante da força aplicada seja igual a zero.

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Exercícios:

1) Um bloco de massa 5,0 kg é puxado horizontalmente sobre uma mesa, por uma força constante de módulo 15 N, conforme indica a figura. Observa-se que o corpo acelera à razão de 2,0 m/s2 , no mesmo sentido de F.

Aumentando, lentamente, a força aplicada, num dado instante, a caixa entra em movimento e o menino verifica que ele pode, agora, diminuir a força aplicada e, ainda assim, manter a caixa em movimento com velocidade constante. Podemos afirmar que o módulo da força F, nas situações em que a caixa ainda está em repouso e quando se move com velocidade constante, respectivamente

a) menor que a força de atrito estático, maior que a força de atrito cinético.
b) igual à força de atrito estático, igual à força de atrito cinético.
c) menor que a força de atrito estático, igual à força de atrito cinético.
d) igual à força de atrito estático, maior que a força de atrito cinético.
e) menor que a força de atrito estático, menor que a força de atrito cinético.

Gabarito:

1- a) 5 N b) 0,1

2- B

3- B

Referências:

GREF – Grupo de Reelaboração do Ensino de Física. Volume 1
Só Física: http://www.sofisica.com.br/
Duarte, Marcos e Okuna, Emico. Física do Futebol: mecânica. São Paulo: Oficina de textos, 2012.

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Rosângela Menezes é formada em Licenciatura em Física pela Universidade Federal do Amazonas e em Jornalismo pela Universidade Federal de Santa Catarina. Atuou como professora por 10 anos e, atualmente, escreve textos sobre Ciência e Tecnologia.