Atrito

Atrito é uma força exercida pelo contato entre dois corpos, ou entre um corpo em movimento dentro de um fluido.

A superfície de um corpo, por mais polida que seja, tem pequenas irregularidades que ao entrarem em contato com outra superfície também rugosa, criam uma resistência ao deslizamento do corpo. Esta rugosidade gera a força de atrito que impede que um objeto deslize "eternamente" pela superfície. É a força que atua na frenagem de um carro, que possibilita que possamos andar sobre o chão e o que gera aquecimento nas peças de um motor.

Atrito entre superfícies de sólidos

Podemos perceber a existência da força de atrito e entender as suas características através de uma experiência muito simples. Tomemos uma caixa bem grande, colocada no solo, contendo madeira. Quando a caixa fica mais leve, à medida que formos retirando a madeira, atingiremos um ponto no qual conseguiremos movimentá-la. A dificuldade de mover a caixa é devida ao surgimento da força de atrito Fat entre o solo e a caixa. Também é mais fácil empurrarmos esta caixa se ela estiver sobre um piso bem encerado, ou melhor, sobre uma pista de gelo. Mas se esta caixa estiver sobre o asfalto, ou sobre um piso todo poroso, a nossa dificuldade em empurrar a caixa aumenta. Veja um vídeo sobre atrito clicando aqui.

Propriedades do atrito

Várias experiências como essa levam-nos às seguintes propriedades da força de atrito (direção, sentido e módulo):

Direção

As forças de atrito resultantes do contato entre os dois corpos sólidos são forças tangenciais à superfície de contato. No exemplo acima, a direção da força de atrito é dada pela direção horizontal. Por exemplo, ela não aparecerá se você levantar a caixa.

Sentido

A força de atrito tende sempre a se opor ao movimento relativo das superfícies em contato. Assim, o sentido da força de atrito é sempre o sentido contrário ao movimento relativo das superfícies.

Módulo

Em física, o atrito é a componente horizontal da força de contato que atua sempre que dois corpos entram em choque e há tendência ao movimento. É gerada pela aspericidade dos corpos (vide figura "ilustrativa"). A força de atrito é sempre paralela às superfícies em interação e contrária ao movimento relativo entre eles. Apesar de sempre paralelo às superfícies em interação, o atrito entre estas superfícies depende da força normal, a componente vertical da força de contato; quanto maior for a Força Normal maior será o atrito. Passar um dedo pelo tampo de uma mesa pode ser usado como exemplo prático: ao pressionar-se com força o dedo sobre o tampo, o atrito aumenta e é mais difícil manter o dedo se movendo pela superfície. Entretanto, ao contrário do que se poderia imaginar, mantidas as demais variáveis constantes, a força de atrito não depende da área de contato entre as superfícies, apenas da natureza destas superfícies e da força normal que tende a fazer uma superfície "penetrar" na outra. A energia dissipada pelo atrito é, geralmente, convertida em energia térmica e/ou quebra de ligações entre moléculas, como ocorre ao lixar alguma superfície.

Equação do Atrito

F_at = µN

Esta equação quer dizer que a força de atrito, que atua na tangente da superfície de contato e tem sentido contrário ao movimento depende de duas variáveis. Uma delas é o coeficiente de atrito "µ" que representa o tipo de superfície, ou seja, uma superfície com o coeficiente baixo indica uma superfície bem lisa. Já um valor alto deste coeficiente, indica uma superfície mais rugosa. Vale informar que este valor de µ varia entre 0 (sem atrito) e 1 (superfície totalmente rugosa).

Tipos de Atrito

Não sei se você já percebeu alguma vez quando tentou empurrar um objeto pesado arrastando-o pelo chão. Quando o objeto está parado, você precisa de uma força maior para movê-lo, depois que ele entra em movimento, fica mais fácil continuar a empurrá-lo. Por que será? Isto ocorre devido haver uma diferença entre o atrito estático (quando o objeto está parado) e o atrito cinético (quando o objeto está em movimento). Toda superfície tem estes dois tipos de atrito, quando o corpo já está se deslocando e quando ele ainda está parado. É claro que o coeficiente de atrito estático será maior que o de atrito cinético. Para ambos é utilizada a equação F = µN sendo µ de atrito cinético ou estático.

Inércia

Definição

De acordo com Newton, "Todo corpo tende a manter seu estado de repouso ou movimento até que haja uma força contrária que altere seu estado", o que isso significa?

Pense na seguinte situação, você chuta um disco de hockey para que ele deslize sobre o asfalto e verifica que ele se desloca poucos metros arrastando-se pelo chão. Legal, você não está nada surpreso com isso. Agora, pense que ao invés de asfalto, fosse uma pista de boliche. É claro, você deve imaginar, o disco vai mais longe. Ok, então pense agora o que faz o disco parar. Se você já sabe que o disco pára por força de atrito, ok, podemos adiantar o passo. Se houvesse uma pista totalmente lisa e sem atrito, o que é impossível até agora, imagine até onde este disco iria. Ele pararia em algum lugar? Qual?

Na verdade, se não houvesse ar na atmosfera desta pista e o piso fosse infinito e sem atrito, o disco não pararia nunca! Isto mesmo, se o disco não tiver nada que o impeça de continuar seu movimento, ele continuará com a mesma velocidade que começou, e para sempre. Obviamente, isto não podemos observar aqui na Terra, pois somos cercados pela atmosfera (ainda bem!) e não existe uma superfície com força de atrito nula.

Portanto, da mesma forma que um disco permaneceria parado para sempre se ninguém nunca viesse chutá-lo, ele continuará em movimento retilíneo uniforme (movimento em linha reta e com velocidade constante) se não houver nada que o faça parar. Falamos aqui do princípio da Inércia.

Experiências

Quando você está no ônibus e o motorista dá um arranque brusco com o carro, você consegue perceber? "Claro que sim!" você provavelmente respondeu, chega a ser perigoso se você não se segurar em algum lugar. Da mesma forma, quando o ônibus freia bruscamente por causa do farol, você tem de se segurar para não ser arremessado para frente. Esta experiência cotidiana revela mais uma vez o princípio da Inércia, pois o ônibus freia ou arranca e tudo que está dentro dele tende a permanecer em seu estado, parado ou em movimento. É como se o ônibus estivesse passando uma rasteira em nós quando pára ou parte.

Veja este vídeo que mostra experiências sobre o princípio da Inércia, clique aqui.