O atrito estático é uma força de resistência que impede o movimento de um objeto quando este está em repouso. O coeficiente de atrito estático é uma medida da força necessária para iniciar o movimento de um objeto em relação à superfície em que está apoiado.
Um exemplo comum de atrito estático é quando tentamos empurrar um móvel pesado que está parado no chão. É necessário aplicar uma certa força para superar o atrito estático e fazer o móvel começar a se mover.
Para calcular o coeficiente de atrito estático, podemos utilizar a fórmula:
μs = F/N
Onde:
– μs é o coeficiente de atrito estático;
– F é a força necessária para iniciar o movimento do objeto;
– N é a força normal, que é a força que a superfície exerce sobre o objeto.
Um exercício simples para compreender o conceito de atrito estático é tentar empurrar um objeto pesado sobre uma superfície plana e lisa. Observando a força necessária para iniciar o movimento, podemos calcular o coeficiente de atrito estático e entender como ele afeta o movimento do objeto.
Exemplos de coeficiente de atrito e sua definição em detalhes.
O coeficiente de atrito estático é um valor adimensional que representa a força necessária para vencer a resistência ao movimento de um objeto em repouso em relação a uma superfície. Ele é representado pela letra grega µ (mi) e varia de acordo com os materiais em contato. Quanto maior o coeficiente de atrito estático, maior a força necessária para iniciar o movimento do objeto.
Um exemplo prático de coeficiente de atrito estático é o atrito entre um bloco de madeira e uma mesa de metal. Se o bloco de madeira tiver um coeficiente de atrito estático de 0,5 em relação à mesa de metal, isso significa que será necessário aplicar uma força maior ou igual a 0,5 vezes o peso do bloco para movê-lo.
Para calcular o coeficiente de atrito estático, podemos usar a fórmula: µ = F / N, onde µ é o coeficiente de atrito estático, F é a força necessária para iniciar o movimento e N é a força normal, que é a força de contato entre o objeto e a superfície.
Um exercício comum para entender o conceito de atrito estático é colocar um livro sobre uma mesa e tentar movê-lo puxando-o com uma força constante. O valor da força necessária para iniciar o movimento do livro será igual ao produto do coeficiente de atrito estático pela força normal entre o livro e a mesa.
Descubra a maneira de calcular o coeficiente de atrito estático facilmente.
O atrito estático é a força de resistência que impede que um objeto comece a se mover quando uma força é aplicada a ele. Para calcular o coeficiente de atrito estático entre dois materiais, você precisa dividir a força de atrito estático máxima pela força normal aplicada.
O coeficiente de atrito estático é representado pela letra grega μ (mi). Para calcular, basta usar a fórmula:
μ = Força de atrito estático máxima / Força normal
Por exemplo, se um bloco de madeira tem uma força de atrito estático máxima de 50 N e uma força normal de 100 N, o coeficiente de atrito estático seria:
μ = 50 N / 100 N
μ = 0,5
Portanto, o coeficiente de atrito estático entre o bloco de madeira e a superfície seria 0,5.
Um exercício comum para praticar o cálculo do coeficiente de atrito estático é determinar o coeficiente entre um objeto e uma superfície plana. Para isso, basta medir a força de atrito estático máxima e a força normal aplicada e aplicar a fórmula mencionada acima.
Qual a magnitude da força de atrito em bloco de 5 kg deslizando sobre mesa?
O atrito estático é uma força que atua entre duas superfícies em contato e impede o movimento relativo entre elas. O coeficiente de atrito estático entre o bloco de 5 kg e a mesa é de 0,4. Para calcular a magnitude da força de atrito, utilizamos a fórmula:
Fat = µ * N
Onde:
Fat = força de atrito
µ = coeficiente de atrito estático (0,4)
N = força normal (igual ao peso do bloco)
Supondo que a aceleração da gravidade seja de 10 m/s^2, o peso do bloco é:
P = m * g = 5 kg * 10 m/s^2 = 50 N
Portanto, a força normal é igual a 50 N. Substituindo na fórmula, temos:
Fat = 0,4 * 50 N = 20 N
Assim, a magnitude da força de atrito entre o bloco de 5 kg e a mesa é de 20 N. Esta força atua no sentido oposto ao movimento do bloco, impedindo-o de deslizar sobre a mesa.
Exemplo de exercício:
Se um bloco de 2 kg está em repouso sobre uma superfície horizontal e o coeficiente de atrito estático entre o bloco e a superfície é de 0,3, qual é a força de atrito atuando sobre o bloco?
Para resolver este exercício, podemos seguir os mesmos passos descritos acima, calculando o peso do bloco, a força normal e, por fim, a força de atrito. Experimente resolver este exercício para praticar seus conhecimentos sobre atrito estático!
Como calcular o Fundo de Amparo ao Trabalhador (FAT) de forma correta.
Para calcular o Fundo de Amparo ao Trabalhador (FAT) de forma correta, é necessário considerar alguns aspectos importantes. O FAT é calculado com base na arrecadação do PIS/PASEP e contribuições sociais das empresas. O cálculo leva em conta a taxa de desemprego, o salário médio dos trabalhadores e outros fatores econômicos.
Para calcular o FAT, é preciso somar a arrecadação do PIS/PASEP e das contribuições sociais das empresas. Em seguida, é feita uma média dos salários dos trabalhadores e essa média é multiplicada pela taxa de desemprego. O resultado é o valor do FAT que será utilizado para financiar programas de seguro-desemprego, abono salarial e outros benefícios sociais.
É importante ressaltar que o cálculo do FAT é feito de forma transparente e seguindo as diretrizes estabelecidas pelo governo. Qualquer erro no cálculo pode comprometer a destinação dos recursos e prejudicar os trabalhadores beneficiados pelos programas sociais.
Portanto, para garantir que o cálculo do FAT seja feito de forma correta, é fundamental seguir as orientações e normas estabelecidas pelos órgãos responsáveis. Dessa forma, será possível garantir que os recursos sejam utilizados de maneira eficiente e que os trabalhadores sejam devidamente amparados em momentos de dificuldade.
Atrito estático: coeficiente, exemplo, exercício
O atrito estático é a força que surge entre duas superfícies em que uma superfície não desliza uma em relação à outra. É de grande importância, pois nos permite avançar ao caminhar, pois é a força presente entre o chão e a sola dos sapatos.
É também o atrito estático que aparece entre o asfalto e os pneus do carro. Se essa força não estiver presente, é impossível que o carro comece a se mover, como acontece em um carro tentando iniciar em uma superfície congelada: as rodas deslizam, mas o carro não avança.
O atrito estático depende da rugosidade das superfícies em contato e também do tipo de material a partir do qual elas são feitas. Por isso, as rodas e os calçados esportivos são de borracha, para aumentar o atrito com o asfalto.
No modelo de atrito estático, as características dos materiais e o grau de rugosidade entre as superfícies são resumidos em um número chamado coeficiente de atrito estático , que é determinado experimentalmente.
Coeficiente de atrito estático
A figura acima mostra um livro que está apoiado em uma mesa com uma inclinação de 15,7º.
Se as superfícies do livro e da mesa fossem muito lisas e polidas, o livro não poderia ser mantido em repouso. Mas, como não são, uma força aparece tangente às superfícies em contato denominada força de atrito estática .
Se o ângulo de inclinação for grande o suficiente, não haverá força de atrito estática suficiente para equilibrar o livro e ele começará a deslizar.
Nesse caso, também há atrito entre o livro e a mesa, mas isso seria uma força dinâmica de atrito , também chamada atrito cinético .
Existe um limite entre o atrito estático e o atrito dinâmico, que ocorre quando o atrito estático atinge seu valor máximo.
Considere na Figura 2 o diagrama de força de um livro de massa m que permanece em repouso em um plano de inclinação α.
O livro é mantido em repouso porque a força de atrito estática F equilibra o sistema.
Se o ângulo de inclinação aumentar um pouco, as superfícies de contato deverão fornecer mais força de atrito, mas a quantidade de atrito estático que as superfícies de contato podem fornecer possui um limite máximo F max , ou seja:
F ≤ F máx .
A força de atrito estática máxima dependerá dos materiais e do grau de rugosidade das superfícies em contato, bem como da firmeza da garra.
O coeficiente de atrito estático μ e é um número positivo que depende das características das superfícies em contato. A força normal N que o avião exerce no bloco é responsável pelo grau de tensão entre a superfície do bloco e o plano. É assim que eles determinam a força máxima de atrito que as superfícies fornecem quando não há derrapagem:
F max = μ e N
Em resumo, a força de atrito estático segue o seguinte modelo:
F ≤ μ e N
Exemplo: determinação do coeficiente de atrito estático
O coeficiente de atrito estático é um número adimensional que é determinado experimentalmente para cada par de superfícies.
Consideramos o bloco em repouso na Figura 2. As seguintes forças atuam sobre ele:
– Força de atrito: F
– O peso do bloco de massa m: m g
– Força normal: N
Como o bloco está parado e não tem aceleração, de acordo com a segunda lei de Newton, a força resultante – um vetor soma – é zero:
F + N + m g = 0
É considerado um sistema de coordenadas XY fixo com o eixo X ao longo do plano inclinado e o eixo Y perpendicular a ele, como mostra a Figura 2.
As forças devem ser separadas de acordo com seus componentes cartesianos, dando origem ao seguinte sistema de equações:
-Componente X : -F + mg Sen (α) = 0
-Componente Y : N – mg Cos (α) = 0
A partir da primeira equação, o valor da força de atrito estática é eliminado:
F = mg Sen (α)
E a partir do segundo o valor da força normal:
N = mg Cos (α)
A força de atrito estática F obedece ao seguinte modelo:
F ≤ μ e N
Substituindo na desigualdade os valores obtidos anteriormente, ficamos com:
mg Sen (α) ≤ μ e mg Cos (α)
Considerando que para valores α entre 0º e 90º, as funções seno e cosseno são ambas positivas e que o quociente entre o seno e o cosseno é a tangente, resta-nos:
Tan (α) ≤ μ e
A igualdade vale para um valor particular de α chamado ângulo crítico e que denotamos por α * , ou seja:
μ e = Tan (α * )
O ângulo crítico é determinado experimentalmente, aumentando gradualmente a inclinação para o ângulo exatamente no qual o bloco começa a deslizar, que é o ângulo crítico α * .
No livro da figura 1, esse ângulo foi determinado experimentalmente resultando em 24 °. Portanto, o coeficiente de atrito estático é:
μ e = Tan (24º) = 0,45.
É um número positivo entre 0 e infinito. Se μ e = 0, as superfícies são perfeitamente lisas. Se μ e → ∞ as superfícies estão perfeitamente unidas ou soldadas.
O valor do coeficiente de atrito geralmente está entre 0 e 10.
Exercício
Nas corridas de sprint ou dragster, são alcançadas acelerações de até 4g durante o início, que são alcançadas exatamente quando os pneus não deslizam em relação ao pavimento.
Isso ocorre porque o coeficiente de atrito estático é sempre maior que o coeficiente de atrito dinâmico.
Supondo que o peso total do veículo mais o motorista seja 600 kg e que as rodas traseiras suportem 80% do peso, determine a força de atrito estático durante o arranque de 4g e o coeficiente de atrito estático entre os pneus e o pavimento.
Solução
De acordo com a segunda lei de Newton, a força resultante é igual à massa total do veículo pela aceleração que ele adquire.
Como o veículo está em equilíbrio vertical, o normal e o peso se anulam, deixando como força resultante a força de atrito F que o pavimento exerce na área de contato das rodas de tração, deixando:
F = m (4g) = 600 kg (4 x 9,8 m / s 2 ) = 23520 N = 2400 kg-f
Em outras palavras, a força de tração é de 2,4 toneladas.
A força de atrito que a roda exerce sobre o piso recua, mas sua reação, que é igual e oposta, atua no aro e avança. Essa é a força que dirige o veículo.
Obviamente, toda essa força é produzida pelo motor que tenta empurrar o piso para trás através da roda, mas a roda e o piso são acoplados pela força de atrito.
Para determinar o coeficiente de atrito estático, usamos o fato de que o F obtido é o atrito máximo possível, uma vez que estamos no limite da aceleração máxima, portanto:
F = μ e N = μe (0,8 mg)
O fato de as rodas de tração traseira suportar 0,8 vezes o peso foi levado em consideração. Limpando o coeficiente de atrito, obtemos:
μ e = F / (0,8 mg) = 23520 N / (0,8 x 600 kg x 9,8 m / s ^ 2) = 5.
Conclusão: μ e = 5.
Referências
- Alonso M., Finn E. 1970. Volume de Física 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. 190-200.
- Jovem, Hugh. 2015. Física Universitária com Física Moderna. 14th Ed. Pearson.