Força de atrito e as leis de Newton. Isaac Newton

Transcrição

1 Força de atrito e as leis de Newton Isaac Newton

2 o Causadas pelo movimento de um corpo em relação a outro ou em relação ao ambiente o Sempre apontam na direção contrária ao movimento (frenagem) o Força de atrito: o Ocorre entre sólidos devido às imperfeições da superfície de contato o Direção longitudinal à tangente do ponto de contato entre as superfícies dos sólidos o Força de arrasto: Forças dissipativas o Força que um líquido ou gás aplica sobre um objeto que se move imerso nele o Sempre em direção contrária ao movimento

3 Força de atrito Na figura, a força gravitacional é balanceada pela normal e não há aceleração vertical. Aplicaremos uma força externa horizontal F sobre o bloco. Sabemos, por experiência, que o objeto entrará em movimento apenas para forças acima de um dado limiar. Além disso, uma vez colocado em movimento, é muito mais fácil acelerar o corpo. Esses fatos indicam a presença de uma força em direção oposta ao movimento real (ou iminente) chamada força de atrito. Uma característica importante dessa força é que ela diminui quando o corpo entra em movimento.

4 A força de atrito estático f s surge com o corpo em repouso. A força de atrito estático é sempre igual à força total externa (paralela à superfície) até um certo valor máximo a partir do qual o corpo começa a se movimentar. O valor máximo da força de atrito estática é dado por f s,max =μ s N onde μ s é o coeficiente de atrito estático: A força de atrito cinético f k surge com o corpo em movimento e é dada por f k =μ k N onde μ k é o coeficiente de atrito cinético: Sempre se verifica f s > f k, logo μ s > μ k

5 O coeficiente de atrito (μ) depende do tipo superfície ( m a t e r i a l, r u g o s i d a d e ) e independe da área de contato A s p r i n c i p a i s características do atrito são mostradas a seguir num gráfico f F (F é a força externa horizontal sobre o corpo)

6 LEMBRAR!! A forca de atrito... tem direção longitudinal à superfície de contato é proporcional à intensidade da força normal à superfície de contato tem direção contrária à força aplicada tem direção contrária à velocidade

7 Determinação experimental dos coeficientes de atrito: Um bloco é colocado em repouso sobre uma superfície inclinável. O ângulo de inclinação é aumentado até que o bloco comece a deslizar. (a) Determinar o coeficiente de atrito estático em função desse ângulo crítico, θ c. (b) Como podemos encontrar o coeficiente de atrito cinético? (a) (b) Quando o bloco começa a se deslocar, o módulo da força de atrito é µ k n, que é menor que no caso estático. O ângulo θc' (< que θ c ) tal que o bloco deslize com velocidade constante é: tg (θc ) = µ k

8 EXEMPLO - CORPOS LIGADOS: Um cubo de massa m 1 = 4,0 kg e uma bola de massa m 2 = 7,0 kg estão ligados por um fio que passa por uma polia leve sem atrito. O coeficiente de atrito cinético entre o cubo e a superfície é de 0,30. Encontre a aceleração dos dois corpos e a tensão no fio. F x = m 1 a T f k = m 1 a F y = 0 n m 1 g = 0 Como f k = µ k n e n = m 1 g, a partir da equação de equilíbrio para a direção y, obtemos f k = µ k m 1 g. Assim: T = µ k m 1 g + m 1 a Como a bola se desloca para baixo enquanto o cubo se desloca para a esquerda, vamos adotar a direção para baixo como positiva para a bola: