O atrito dinâmico ou cinético é uma força que surge quando dois corpos em movimento relativo entre si entram em contato. O coeficiente de atrito cinético representa a quantidade de atrito entre duas superfícies em movimento, sendo influenciado pela rugosidade das superfícies e pela força normal que as mantém em contato.
Neste contexto, existem diversos exemplos práticos de atrito cinético, como o atrito entre os pneus de um carro e o asfalto, o atrito entre os patins de gelo e o gelo, entre outros. Para calcular o coeficiente de atrito cinético, é necessário realizar experimentos e medições específicas.
Além disso, a resolução de exercícios envolvendo o atrito cinético é fundamental para compreender melhor a sua aplicação e importância na física. A prática de exercícios ajuda a fixar os conceitos e a desenvolver a capacidade de aplicá-los em situações do cotidiano.
Exemplos práticos do coeficiente de atrito e sua definição.
O coeficiente de atrito é uma grandeza que representa a resistência ao movimento de um corpo em contato com uma superfície. No caso do atrito dinâmico ou cinético, o coeficiente de atrito representa a força necessária para manter um corpo em movimento constante sobre uma superfície. Ele é denotado pela letra μ e pode variar dependendo dos materiais em contato.
Um exemplo prático do coeficiente de atrito dinâmico é o atrito entre os pneus de um carro e o asfalto da pista. Para manter o carro em movimento constante a uma certa velocidade, é necessário aplicar uma força que supera o atrito entre os pneus e o asfalto. Esse atrito é representado pelo coeficiente de atrito dinâmico entre os materiais dos pneus e do asfalto.
Outro exemplo seria o atrito entre uma caixa e o chão. Se tentarmos empurrar a caixa com uma certa força, mas ela não se move, significa que a força que estamos aplicando não é suficiente para superar o atrito entre a caixa e o chão, representado pelo coeficiente de atrito dinâmico entre esses materiais.
Para calcular o coeficiente de atrito dinâmico entre dois materiais, podemos realizar experimentos em laboratório onde medimos a força necessária para manter o movimento constante de um corpo sobre uma superfície. O coeficiente de atrito é então calculado como a razão entre essa força e o peso do corpo.
Aprenda a calcular o coeficiente de atrito dinâmico de forma simples e eficiente.
Aprender a calcular o coeficiente de atrito dinâmico pode parecer complicado à primeira vista, mas com a prática e compreensão dos conceitos básicos, é possível realizar esse cálculo de forma simples e eficiente. O coeficiente de atrito dinâmico, também conhecido como coeficiente de atrito cinético, é uma medida da resistência ao movimento de um objeto em contato com uma superfície.
Para calcular o coeficiente de atrito dinâmico, você precisa primeiro ter em mente a fórmula básica que o define: μ = Fd/Fn, onde μ é o coeficiente de atrito dinâmico, Fd é a força de atrito dinâmico e Fn é a força normal aplicada sobre o objeto.
Para encontrar o valor de Fd, você pode utilizar a fórmula: Fd = μ * Fn. Assim, se você conhece o valor de μ e Fn, basta multiplicá-los para obter a força de atrito dinâmico.
Vamos a um exemplo prático: suponha que um bloco de massa 10 kg está deslizando sobre uma superfície horizontal com um coeficiente de atrito dinâmico de 0,5. A força normal aplicada sobre o bloco é de 98 N. Para calcular a força de atrito dinâmico, basta multiplicar o coeficiente de atrito pela força normal: Fd = 0,5 * 98 = 49 N.
Para fixar o conceito, vamos realizar um exercício: se um objeto de massa 5 kg está sendo puxado com uma força de 30 N sobre uma superfície com um coeficiente de atrito dinâmico de 0,3, qual será a força de atrito dinâmico atuando sobre o objeto?
Agora que você entende como calcular o coeficiente de atrito dinâmico e realizou alguns exemplos e exercícios, está pronto para aplicar esse conhecimento em situações do dia a dia. Lembre-se sempre de considerar as forças envolvidas e as propriedades das superfícies em contato para obter resultados precisos.
Exemplo prático de força de atrito em movimento: o que é e como funciona.
Quando um objeto se move sobre uma superfície, a força de atrito dinâmico ou cinético entra em ação. Esta força é responsável por retardar o movimento do objeto e é proporcional à força com que o objeto está sendo empurrado contra a superfície. O atrito dinâmico ocorre quando dois objetos estão em contato e um deles está se movendo em relação ao outro.
Uma forma simples de visualizar o atrito dinâmico é imaginar um carro em movimento. Quando o carro está em movimento, os pneus estão em contato com a estrada. O atrito entre os pneus e a estrada impede que o carro deslize e permite que ele se mova de forma controlada. Se não houvesse atrito suficiente entre os pneus e a estrada, o carro poderia derrapar e perder o controle.
O coeficiente de atrito dinâmico é uma medida da força de atrito entre dois materiais em movimento relativo. Ele depende dos materiais envolvidos e das condições de superfície. Por exemplo, o coeficiente de atrito entre pneus de borracha e asfalto é diferente do coeficiente de atrito entre gelo e metal.
Um exemplo prático de exercício envolvendo atrito dinâmico seria empurrar um objeto pesado sobre uma superfície áspera. Quanto maior for o peso do objeto e quanto mais áspera for a superfície, maior será a força de atrito dinâmico necessária para mover o objeto.
Ele é influenciado pelo coeficiente de atrito entre os materiais e pelas condições da superfície. É essencial para garantir a estabilidade e o controle de objetos em movimento.
Tipos de atrito: conheça os três principais e suas características distintas.
O atrito é uma força resistente que surge quando dois corpos entram em contato e tentam se mover um em relação ao outro. Existem três tipos principais de atrito: estático, cinético e viscoso. Cada tipo possui características distintas que influenciam a forma como os corpos interagem.
O atrito estático ocorre quando dois corpos estão em repouso e há uma força que tenta movê-los. Nesse caso, a força de atrito estática impede o movimento dos corpos até que a força aplicada seja maior do que a força de atrito estática máxima. Uma vez que essa força é superada, os corpos começam a se mover e o atrito estático deixa de atuar.
O atrito cinético, também conhecido como atrito dinâmico, ocorre quando dois corpos estão em movimento relativo um em relação ao outro. O coeficiente de atrito cinético, representado pela letra μk, é utilizado para calcular a força de atrito cinético entre os corpos. Quanto maior o coeficiente de atrito cinético, maior será a força de atrito entre os corpos em movimento.
Alguns exemplos de atrito cinético incluem o atrito entre pneus de um carro e o asfalto, o atrito entre duas superfícies metálicas deslizando uma sobre a outra, e o atrito entre uma lâmina de patins e o gelo. Para calcular a força de atrito cinético em um determinado sistema, é necessário conhecer o coeficiente de atrito cinético e a força normal aplicada sobre os corpos.
Para praticar o cálculo da força de atrito cinético, você pode resolver alguns exercícios que envolvem a aplicação da fórmula Fk = μk * N, onde Fk é a força de atrito cinético, μk é o coeficiente de atrito cinético e N é a força normal aplicada sobre os corpos. Esses exercícios ajudarão a solidificar seu entendimento sobre o atrito cinético e sua aplicação em situações do cotidiano.
Atrito dinâmico ou cinético: coeficiente, exemplos, exercícios
O atrito dinâmico ou cinético é aquele que ocorre entre dois corpos em contato quando a superfície de um deles se move para a superfície do outro. Por exemplo, em uma caixa que desliza ladeira abaixo, o atrito é do tipo dinâmico e é distribuído sobre a superfície de contato do bloco.
A inclinação deve ser grande o suficiente para que o componente tangencial do peso seja igual ou superior à força de atrito; caso contrário, o bloco descendente acabaria parando.
A força de atrito é extremamente importante na vida cotidiana, pois permite a locomoção de pessoas, animais e veículos. Em uma superfície sem atrito, como a de um lago congelado, não é possível iniciar o movimento.
O atrito também permite que nossos carros parem quando estão em movimento.
Ao aplicar os freios, as pastilhas dos freios são pressionadas contra os discos das rodas e, graças ao atrito dinâmico, interrompem sua rotação. Mas não basta ter bons freios, é necessário que haja força de atrito suficiente entre os pneus e o piso, porque, finalmente, é essa a força da qual dependemos para que o carro pare.
A humanidade aprendeu a lidar com o atrito em seu benefício. Então ele começou usando fricção entre dois pedaços de madeira seca para fazer fogo.
A natureza também aprendeu a lidar com o atrito a seu favor. Por exemplo, as membranas sinoviais que cobrem os ossos das articulações são uma das superfícies com o menor coeficiente de atrito existente.
Coeficiente de atrito dinâmico
O primeiro a estudar sistematicamente o movimento de um bloco deslizando em uma superfície plana foi Leonardo da Vinci , mas seus estudos passaram despercebidos.
Não foi até o século XVII que o físico francês Guillaume Amontons redescobriu as leis do atrito:
Leis de atrito dinâmico
1.- A força de atrito presente em um bloco que desliza sobre uma superfície plana, sempre se opõe à direção do movimento.
2.- A magnitude da força dinâmica de atrito é proporcional à força de aperto ou força normal entre as superfícies do bloco e o plano de suporte.
3.- A constante proporcional é o coeficiente de atrito, estático μ e em caso de não escorregamento e dinâmico μ d quando houver. O coeficiente de atrito depende dos materiais das superfícies em contato e do estado de rugosidade.
4.- A força de atrito é independente da área de contato aparente.
5.- Iniciado o movimento de uma superfície em relação à outra, a força de atrito é constante e não depende da velocidade relativa entre as superfícies.
No caso de não escorregamento, aplica-se o atrito estático cuja força é menor ou igual ao coeficiente de atrito estático multiplicado pelo normal.
A última propriedade foi o resultado da contribuição do físico francês Charles Augustin de Coulomb, mais conhecido por sua famosa lei da força entre cargas elétricas pontuais.
Essas observações nos levam ao modelo matemático da força de atrito dinâmico F :
F = μ d N
Onde µ d é o coeficiente dinâmico de atrito e N é a força normal.
Como determinar o coeficiente de atrito dinâmico?
O coeficiente de atrito dinâmico entre duas superfícies é determinado experimentalmente. Seu valor depende não apenas dos materiais de ambas as superfícies, mas também do estado de rugosidade ou polimento que eles possuem, bem como de sua limpeza.
Uma maneira de determinar isso é dirigir e deslizar uma caixa de massa conhecida em uma superfície horizontal.
Se a velocidade no momento da condução for conhecida e a distância percorrida desde o momento até a parada for medida, é possível conhecer a aceleração da frenagem devido ao atrito dinâmico.
Experimentar
Nesta experiência, a velocidade inicial v e a distância d são medidas , de modo que a aceleração da frenagem é:
a = – v 2 /2d
O diagrama de força é mostrado na figura 2. A magnitude do peso é a massa m do bloco multiplicada pela aceleração da gravidade g e, como se sabe, o peso sempre aponta verticalmente para baixo.
N é a força normal devido ao impulso ascendente da superfície do rolamento e é sempre perpendicular (ou normal) ao plano. O normal existe desde que as superfícies estejam em contato e cessa assim que as superfícies se separam.
A força F representa a força de atrito dinâmico. Na verdade, ele está distribuído na superfície inferior do bloco, mas podemos representá-lo como uma única força F aplicada no centro do bloco.
Como existe equilíbrio vertical, a magnitude do N normal é igual à do peso mg:
N = mg
Na direção horizontal, a força de atrito causa a desaceleração do bloco de massa m de acordo com a segunda lei de Newton:
-F = ma
A força de atrito F aponta para a esquerda, então seu componente horizontal é negativo, m é a massa do bloco e é a aceleração da frenagem.
Anteriormente, a = – v 2 / 2d havia sido obtido e também o modelo de atrito dinâmico indica que:
F = μ d N
Substituindo na equação anterior, temos:
-μ d N = – v 2 /2d
Tendo em conta que N = mg, o coeficiente de atrito dinâmico já pode ser limpo:
μ d = v 2 / (2d mg)
Tabela do coeficiente de atrito de alguns materiais
A tabela a seguir mostra os coeficientes de atrito estático e dinâmico para vários materiais. Deve-se notar que sistematicamente o coeficiente de atrito estático é sempre maior que o coeficiente de atrito dinâmico.
Exercícios
– Exercício 1
Um bloco de massa de 2 kg é empurrado para um piso horizontal e liberado. Quando liberado, uma velocidade de 1,5 m / s é registrada. A partir desse momento até o bloqueio ser interrompido por atrito dinâmico, são percorridos 3 m. Determine o coeficiente de atrito cinético.
Solução
De acordo com a fórmula obtida no exemplo da seção anterior, o coeficiente de atrito dinâmico (ou cinético) é:
μ d = v 2 / (2d mg) = 1,5 2 / (2x3x2 x9,8) = 0,019 .
– Exercício 2
Sabendo que o bloco da figura 1 desce com velocidade constante, que a massa do bloco é de 1 kg e que a inclinação do plano é de 30º, determine:
a) O valor da força dinâmica de atrito
b) O coeficiente de atrito dinâmico entre o bloco e o plano.
Solução
A Figura 4 mostra a equação do movimento (segunda lei de Newton) para o problema de um bloco que desce uma ladeira com coeficiente de atrito µ d e inclinação α (veja o diagrama de força na figura 1)
Em nosso exercício, somos informados de que o bloco desce com velocidade constante; portanto, desce com aceleração a = 0. A partir daí, a força de atrito é tal que iguala o componente tangencial do peso: F = mg Sen (α).
No nosso caso, m = 1 kg e α = 30º, então a força de atrito F tem um valor de 4.9N.
Por outro lado, a força normal N é igual e oposta ao componente perpendicular do peso: N = mg Cos (α) = 8,48N.
Daí resulta que o coeficiente de atrito dinâmico é:
μ d = F / N = 4,9N / 8,48N = 0,57
Referências
- Alonso M., Finn E. 1970. Physics. Volume I. Mecânica. Fondo Educativo Interamericano SA
- Bauer, W. 2011. Física para Engenharia e Ciências. Volume 1. Mc Graw Hill.
- Hewitt, P. 2012. Ciência Física Conceitual. Quinta edição.
- Rex, A. 2011. Fundamentos de Física. Pearson.
- Serway R. 1992. Physics. McGraw-Hill.
- Young, H. 2015. Universidade Física com Física Moderna. 14th Ed. Pearson.