Mecânica I (FIS-14) Prof. Dr. Ronaldo Rodrigues Pelá Sala 2602A-1 Ramal 5785 rrpela@ita.br www.ief.ita.br/~rrpela
Onde estamos? Nosso roteiro ao longo deste capítulo A equação do movimento Equação do movimento para um sistema de partículas Centro de massa Equações do movimento coordenadas retangulares coordenadas normais e tangenciais coordenadas cilíndricas Movimento sob a ação de força central Referenciais não inerciais e forças de inércia Força centrífuga Força de Coriolis Efeitos inerciais da rotação da Terra Força de atrito Atrito seco Atrito em parafusos Atrito em correias e mancais Resistência ao rolamento
Vamos estudar agora: O que é o atrito seco Aplicações da análise do atrito seco Parafusos Correias Mancais O conceito de resistência ao rolamento
Atrito: força que resiste ao movimento de duas superfícies em contato Que deslizam uma relação à outra Que podem deslizar uma relação à outra O atrito é sempre tangente à superfície de contato É direcionado de modo a impedir o deslizamento (possível ou existente) entre as superfícies de contato Atrito seco (ou atrito de Coulomb): ocorre entre as superfícies de contato quando não existe fluido lubrificante O atrito fluido é estudado em Mecânica dos Fluidos
Considere um bloco de peso W uniforme sendo puxado horizontalmente. O bloco está apoiado sobre uma superfície horizontal áspera que é não rígida (ou deformável)
Diagrama de corpo livre
Olhando de perto a superfície de contato Situação resultante
Iminência de movimento Materiais de contato μs Metal sobre gelo 0,03 0,05 Madeira sobre madeira 0,30 0,70 Couro sobre madeira 0,20 0,50 Couro sobre metal 0,30 0,60 Alumínio sobre alumínio 1,10 1,70
Iminência de movimento
Na maioria dos casos, os parafusos são usados como peças de fixação; porém, em muitos tipos de máquinas, eles são incorporados para transmitir potência ou movimento de uma parte da máquina para outra, como, por exemplo, um parafuso rosca quadrada.
Agora, vamos considerar o caso de um parafuso de rosca quadrada que está sujeito a iminência de movimento para cima causado pelo momento de torção aplicado M.
Um parafuso é considerado autotravante se permanecer no local sob qualquer carga axial W quando o momento M for removido. Condição
O esticador mostrado na Figura tem uma rosca quadrada com raio médio de 5,00 mm e um passo de 2,00 mm. Se o coeficiente de atrito estático entre o parafuso e o esticador é 0,250, determine o momento que deve ser aplicado para aproximar os parafusos das extremidades. O esticador está sujeito a uma força de 2,00 kn.
Como o atrito nos dois parafusos deve ser superado Substituindo isto (e os demais dados) na 1a equação OBS.: Quando o momento for retirado, o parafuso será autotravante.
Atrito em correias
Atrito em correias
Exemplo: a tração máxima que pode ser desenvolvida na corda é 500 N. Se a polia em A está livre para girar e o coeficiente de atrito nos tambores B e C é 0,250, determine a maior massa do cilindro que pode ser levantada pela corda
Exemplo
Atrito em mancais Mancais de escora normalmente são usados em máquinas para apoiar uma carga axial em um eixo rotativo
Atrito em mancais Para distribuição uniforme da pressão
Exemplo: A barra tem um peso de 20,0 N. Se for considerado que a pressão normal que atua na superfície de contato varia linearmente ao longo do comprimento (conforme mostrado), determine o momento de binário M necessário para girar a barra. Assuma que a largura da barra seja desprezível em comparação com o seu comprimento. O coeficiente de atrito estático é 0,300.
Exemplo Para obter 20N: Integrando para x entre 0 e 0,5
Resistência ao rolamento Quando um cilindro rígido rola em velocidade constante por uma superfície rígida, a força normal exercida pela superfície sobre o cilindro atua perpendicularmente à tangente do ponto de contato.
Resistência ao rolamento Por exemplo, considere que o cilindro seja feito de um material muito rígido e a superfície em que ele rola seja relativamente macia. Devido ao seu peso, o cilindro comprime a superfície abaixo dele.
Resistência ao rolamento a: coeficiente de resistência ao rolamento difícil de ser medido experimentalmente OBS.: Note que é mais fácil rolar que deslizar, pois: