A maioria das pessoas entende o atrito de maneira intuitiva. Quando você tenta empurrar um objeto ao longo de uma superfície, o contato entre o objeto e a superfície resiste ao seu impulso até uma certa força de impulso. Calcular a força de atrito matematicamente geralmente envolve o "coeficiente de atrito", que descreve o quanto os dois materiais específicos "se unem" para resistir ao movimento, e algo chamado de "força normal" que se relaciona com a massa do objeto. Mas se você não conhece o coeficiente de atrito, como calcula a força? Você pode conseguir isso procurando um resultado padrão online ou conduzindo um pequeno experimento.
Use o objeto em questão e uma pequena seção da superfície que você pode mover livremente para configurar uma rampa inclinada. Se você não pode usar toda a superfície ou todo o objeto, use apenas um pedaço de algo feito do mesmo material. Por exemplo, se você tiver um piso de ladrilho como superfície, poderá usar um único ladrilho para criar a rampa. Se você tiver um armário de madeira como objeto, use um objeto diferente e menor feito de madeira (de preferência, com um acabamento semelhante na madeira). Quanto mais perto você chegar da situação real, mais preciso será o cálculo.
Certifique-se de que consegue ajustar a inclinação da rampa, empilhando uma série de livros ou algo semelhante, para que possa fazer pequenos ajustes na altura máxima.
Quanto mais inclinada a superfície, mais a força da gravidade trabalhará para puxá-la para baixo da rampa. A força de atrito atua contra isso, mas em algum ponto, a força da gravidade o supera. Isso informa a força máxima de atrito para esses materiais, e os físicos descrevem isso por meio do coeficiente de atrito estático (μestático). O experimento permite que você encontre o valor para isso.
Coloque o objeto no topo da superfície em um ângulo raso que não o faça deslizar pela rampa. Aumente gradualmente a inclinação da rampa adicionando livros ou outros objetos finos à sua pilha e encontre a inclinação mais íngreme em que você pode segurá-la sem que o objeto se mova. Você terá dificuldade para obter uma resposta totalmente precisa, mas sua melhor estimativa será próxima o suficiente do valor verdadeiro para o cálculo. Meça a altura da rampa e o comprimento da base da rampa quando estiver nesta inclinação. Você está essencialmente tratando a rampa como formando um triângulo retângulo com o chão e medindo o comprimento e a altura do triângulo.
A matemática para a situação funciona perfeitamente e verifica-se que a tangente do ângulo de inclinação indica o valor do coeficiente. Então:
Ou, porque tan = oposto / adjacente = comprimento da base / altura, você calcula:
Onde o "N”Representa a força normal. Para uma superfície plana, o valor this é igual ao peso do objeto, então você pode usar:
Por exemplo, a madeira em uma superfície de pedra tem um coeficiente de atrito deμestático = 0,3, então, usando este valor para um armário de madeira de 10 quilogramas (kg) em uma superfície de pedra:
Procure online para encontrar o coeficiente de atrito entre as duas substâncias. Por exemplo, um pneu de carro no asfalto tem um coeficiente deμestático = 0,72, gelo na madeira temμestático = 0,05 e madeira em tijolo temμestático = 0,6. Encontre o valor para a sua situação (incluindo o uso do coeficiente de deslizamento se você não estiver calculando o atrito da posição estacionária) e anote-o.
Se não for, a força normal é mais fraca. Neste caso, encontre o ângulo de inclinaçãoθe calcule:
Por exemplo, usando um bloco de gelo de 1 kg sobre madeira, inclinado a 30 °, e lembrando queg= 9,8 m / s2, isto dá:
F = \ cos {\ theta} \ mu_ {estático} mg = \ cos {30} \ vezes 0,05 \ vezes 1 \ vezes 9,8 = 0,424 \ texto {N}