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Podemos perceber a existência da força de atrito e entender as suas características através de uma experiência muito simples. Tomemos uma caixa bem grande, colocada no solo, contendo madeira. Podemos até imaginar que, à menor força aplicada, ela se deslocará. Isso, no entanto, não ocorre. Quando a caixa ficar mais leve, à medida que formos retirando a madeira, atingiremos um ponto no qual conseguiremos movimentá-la. A dificuldade de mover a caixa é devida ao surgimento da força de atrito Fat entre o solo e a caixa.

força de atrito

Várias experiências como essa levam-nos às seguintes propriedades da força de atrito (direção, sentido e módulo):

Direção

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As forças de atrito resultantes do contato entre os dois corpos sólidos são forças tangenciais à superfície de contato. No exemplo acima, a direção da força de atrito é dada pela direção horizontal. Por exemplo, ela não aparecerá se você levantar a caixa.

Sentido

A força de atrito tende sempre a se opor ao movimento relativo das superfícies em contato. Assim, o sentido da força de atrito é sempre o sentido contrário ao movimento relativo das superfícies. Sentido

Módulo

Sobre o módulo da força de atrito cabem aqui alguns esclarecimentos: enquanto a força que empurra a caixa for pequena, o valor do módulo da força de atrito é igual à força que empurra a caixa. Ela anula o efeito da força aplicada.

 

Uma vez iniciado o movimento, o módulo da força de atrito é proporcional à força (de reação) do plano-N.

Escrevemos:

http://cepa.if.usp.br/e-fisica/imagens/mecanica/basico/cap19/image002_19.gif

O coeficiente  http://cepa.if.usp.br/e-fisica/imagens/mecanica/basico/cap19/image004_19.gif  é conhecido como coeficiente de atrito. Como a força de atrito será tanto maior quanto maior for  http://cepa.if.usp.br/e-fisica/imagens/mecanica/basico/cap19/image004_19.gif , vê-se que ele expressa propriedades das superfícies em contato (da sua rugosidade, por exemplo). Em geral, devemos considerar dois coeficientes de atrito: um chamado cinemático  http://cepa.if.usp.br/e-fisica/imagens/mecanica/basico/cap19/image008_19.gif  e outro, estático,  http://cepa.if.usp.br/e-fisica/imagens/mecanica/basico/cap19/image006_19.gif . Em geral,  http://cepa.if.usp.br/e-fisica/imagens/mecanica/basico/cap19/image010_19.gif , refletindo o fato de que a força de atrito é ligeiramente maior quando o corpo está a ponto de se deslocar (atrito estático) do que quando ela está em movimento (atrito cinemático).

O fato de a força de atrito ser proporcional à força de reação normal representa a observação de que é mais fácil empurrar uma caixa à medida que a vamos esvaziando. Representa também por que fica mais difícil empurrá-la depois que alguém se senta sobre ela (ao aumentar o peso N também aumenta).

Podemos resumir o comportamento do módulo da força de atrito em função de uma força externa aplicada a um corpo, a partir do gráfico ao lado.

Note-se nesse gráfico que, para uma pequena força aplicada ao corpo, a força de atrito é igual à mesma. A força de atrito surge tão somente para impedir o movimento. Ou seja, ela surge para anular a força aplicada. No entanto, isso vale até um certo ponto. Quando o módulo da força aplicada for maior do que

http://cepa.if.usp.br/e-fisica/imagens/mecanica/basico/cap19/image014_19.gif

o corpo se desloca. Esse é o valor máximo atingido pela força de atrito. Quando o corpo se desloca, a força de atrito diminui, se mantém constante e o seu valor é

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