As superfícies exercem uma força de atrito que resiste a movimentos de deslizamento e você precisa calcular o tamanho dessa força como parte de muitos problemas de física. A quantidade de atrito depende principalmente da "força normal", que as superfícies exercem sobre os objetos sentados sobre elas, bem como das características da superfície específica que você está considerando. Para a maioria das finalidades, você pode usar a fórmula:
para calcular o atrito, comNrepresentando a força “normal” e “μ”Incorporando as características da superfície.
O atrito descreve a força entre duas superfícies quando você tenta mover uma sobre a outra. A força resiste ao movimento e, na maioria dos casos, atua na direção oposta ao movimento. No nível molecular, quando você pressiona duas superfícies juntas, pequenas imperfeições em cada superfície pode se interligar, e pode haver forças de atração entre as moléculas de um material e o outro. Esses fatores tornam mais difícil movê-los um após o outro. Você não trabalha neste nível quando calcula a força de atrito, no entanto. Para situações cotidianas, os físicos agrupam todos esses fatores juntos no "coeficiente"
μ.A força “normal” descreve a força que a superfície sobre a qual um objeto está apoiado (ou sobre a qual é pressionado) exerce sobre o objeto. Para um objeto estático em uma superfície plana, a força deve se opor exatamente à força devido à gravidade, caso contrário, o objeto se moveria, de acordo com as leis de movimento de Newton. A força “normal” (N) é o nome da força que faz isso.
Ele sempre atua perpendicularmente à superfície. Isso significa que em uma superfície inclinada, a força normal ainda apontaria diretamente para longe da superfície, enquanto a força da gravidade apontaria diretamente para baixo.
A força normal pode ser simplesmente descrita na maioria dos casos por:
N = mg
Aqui,mrepresenta a massa do objeto, egrepresenta a aceleração da gravidade, que é de 9,8 metros por segundo por segundo (m / s2), ou redes por quilograma (N / kg). Isso simplesmente corresponde ao “peso” do objeto.
Para superfícies inclinadas, a força da força normal é reduzida quanto mais a superfície é inclinada, então a fórmula se torna:
N = mg \ cos {\ theta}
Comθrepresentando o ângulo para o qual a superfície está inclinada.
Para um cálculo de exemplo simples, considere uma superfície plana com um bloco de madeira de 2 kg sobre ela. A força normal apontaria diretamente para cima (para suportar o peso do bloco), e você calcularia:
N = 2 \ vezes 9,8 = 19,6 \ texto {N}
O coeficiente depende do objeto e da situação específica com a qual você está trabalhando. Se o objeto ainda não estiver se movendo pela superfície, use o coeficiente de atrito estáticoμestático, mas se estiver se movendo, você usa o coeficiente de atrito deslizanteμslide.
Geralmente, o coeficiente de atrito de deslizamento é menor do que o coeficiente de atrito estático. Em outras palavras, é mais fácil deslizar algo que já está deslizando do que deslizar algo que está parado.
Os materiais que você está considerando também afetam o coeficiente. Por exemplo, se o bloco de madeira anterior estivesse em uma superfície de tijolo, o coeficiente seria de 0,6, mas para madeira limpa pode ser de 0,25 a 0,5. Para gelo com gelo, o coeficiente estático é 0,1. Novamente, o coeficiente de deslizamento reduz isso ainda mais, para 0,03 para gelo no gelo e 0,2 para madeira no Madeira. Procure-os para sua superfície usando uma tabela online (consulte Recursos).
A fórmula para os estados de força de atrito:
F = \ mu N
Para o exemplo, considere um bloco de madeira de 2 kg de massa em uma mesa de madeira, sendo empurrado da posição estacionária. Neste caso, você usa o coeficiente estático, comμestático = 0,25 a 0,5 para madeira. Tirandoμestático = 0,5 para maximizar o efeito potencial de fricção, e lembrando doN = 19,6 N de antes, a força é:
F = 0,5 \ vezes 19,6 = 9,8 \ texto {N}
Lembre-se de que o atrito só fornece força para resistir ao movimento, então se você começar a empurrá-lo suavemente e conseguir mais firme, a força de atrito aumentará até um valor máximo, que é o que você acabou de calcular. Os físicos às vezes escrevemFmax para deixar este ponto claro.
Uma vez que o bloco está se movendo, você usaμslide = 0,2, neste caso:
F_ {slide} = \ mu_ {slide} N = 0,2 \ vezes 19,6 = 3,92 \ text {N}