Resumo de fisica: Força de Atrito

Força de atrito - Atrito Estático

As forças de atrito podem ser classificadas em dois tipos:
a) entre sólidos, que não são dependentes da velocidade;
b) entre sólidos e fluidos, que são dependentes da velocidade.

As forças de atrito são passivas, isto é, NÃO APARECEM POR SI SÓ, são sempre uma resposta oposta a um movimento ou tendência de movimento.

Gráfico

Descrição gerada automaticamente

As forças de atrito, na verdade, NÃO SÃO FORÇAS, NO CASO ENTRE SÓLIDOS; SÃO APENAS A COMPONENTE FRICCIONAL, TANGENCIAL DA FORÇA DE CONTATO.

Atrito entre sólidos: dependem da componente vertical da força de contato, a força normal, e de um coeficiente que depende do casal de superfícies em contato.

O atrito estático máximo é a máxima força de atrito que deve ser superada para que o corpo entre em movimento e é o produto entre a reação normal e o coeficiente de atrito entre as superfícies:

$F_{at}=\mu \cdot N$

Força de atrito - Atrito Dinâmico

FORÇAS DE ATRITO DINÂMICO OU CINÉTICO: é o atrito que aparece quando o corpo já está deslizando e o acoplamento entre as rugosidades é menor, logo o coeficiente de atrito cinético é sempre menor ou igual ao estático.

As forças de atrito podem ser classificadas em dois tipos:
a) entre sólidos, que não são dependentes da velocidade;
b) entre sólidos e fluidos, que são dependentes da velocidade.

Resultado de imagem para forças de atrito

Temos dois casos possíveis:
Se a Fext ou aplicada for menor ou igual à fat estática máxima, a fat iguala a Fext;
Se a Fext ou aplicada for maior que a fat estática máxima, então a força de atrito assume o valor da força de atrito cinética ou dinâmica.

Observação: em objetos empilhados, as forças de atrito sempre tem o mesmo sentido da força externa, e suas reações, nos outros corpos, são opostas...

CASOS NOTÁVEIS:
A FORÇA DE ATRITO COMO RESULTANTE: $a=\mu \cdot g$
A FORÇA DE ATRITO EM CURVAS HORIZONTAIS: $\mu=\frac{v^2}{R\cdot g}$
O CRAZY TWIST, cilindro vertical girante: $v=\sqrt{\frac{R\cdot g}{\mu} }$
A BALA QUE PENETRA NA PAREDE E PARA: $d=\frac{v^2}{2\cdot g\cdot \mu}$
EM PLANOS INCLINADOS: $\mu=tg(\theta )$

Força de atrito - Plano Inclinado com atrito

é o atrito que aparece quando o corpo está em um plano inclinado de um determinado ângulo. A normal é a componente normal do peso e a componente tangencial do peso menos o atrito é a resultante tangencial. O plano inclinado é considerado fixo.

Força resultante: fórmulas, como calcular, exemplos e exercícios

Para a direção normal:
$N = P_y$
logo $N = m\cdot g\cdot cos(\theta )$
Para a direção tangencial:
$F_{at}=\mu \cdot N$
logo $F_{at} = \mu \cdot m\cdot g \cdot cos(\theta )$
E fazendo a resultante tangencial temos: $P_x - F_{at}= m\cdot a$
Logo:
$m\cdot g\cdot sen(\theta ) - m\cdot g\cdot cos(\theta ) \cdot \mu = m\cdot a$ e, portanto,
cortando a massa e isolando a aceleração, temos:
$a= g\cdot (sen(\theta ) - cos(\theta ) \cdot \mu)$
(supondo bloco abandonado e tendência de escorregamento para baixo)

Força de atrito - Resistência do Ar

A força de resistência do ar é uma força de fricção entre um corpo sólido e um fluido que oferece resistência ao avanço, isto é, a força de resistência do ar está sempre oposta ao vetor velocidade.
A equação mais comum que calcula a maioria das forças de resistência do ar é dada por:

Se a força gravitacional atua sobre todos os objetos na proporção de suas massas, por que um objeto pesado não cai mais rápido que um objeto leve? - Quora

Na queda de um corpo, no começo as velocidades são baixas, as forças do ar também e o objeto acelera. Com o aumento da velocidade a força do ar aumenta também, até que se iguala ao peso, e aí o corpo cai com velocidade constante, chamada velocidade terminal, que sai da igualdade do peso com a força do ar, como mostrado abaixo:

Diagrama

Descrição gerada automaticamente Cai Não Cai / Queda de uma Gota de Água

L2GA: Exercícios de Força de Resistência do Ar Questão 87 | Enem 2013 | Educação

Quando olhamos para o gráfico da força resultante, vemos que a mesma diminui conforme o objeto cai, com o aumento da força do ar com a velocidade, até que iguale o peso, o paraquedas abre, a área de resistência aumenta, aumenta a força de resistência muito, gerando resultante negativa, até que a velocidade terminal 2 seja atingida.

Forças de atrito

As forças de atrito se dividem basicamente em dois grupos: as forças de atrito entre dois sólidos e as forças de atrito entre um sólido e um fluido. Há outros tipos de fricção, mas esses são os mais notáveis.

As forças de atrito entre sólidos não dependem da área de contato, apenas das forças de esmagamento e do coeficiente de atrito, que depende do par de materiais que está em fricção.

A força de atrito, nesse caso, é igual à força externa caso a força externa seja menor ou igual à força de atrito máxima, e igual à força de atrito cinético ou dinâmico, que é constante, caso a força externa seja maior que a força de atrito estático máxima.

O coeficiente de atrito estático é quase sempre maior que o cinético, onde ocorre menor acoplamento entre as microrugosidades, mas caso o corpo seja bastante rígido e pouco maleável, os coeficientes de atrito tendem a se tornar iguais.

As forças de atrito viscosas dependem da área de contato com o fluido, da velocidade, da densidade do fluido e de um coeficiente que cada corpo possui o seu, chamado coeficiente fluido dinâmico.

As forças de atrito viscosas são saturantes, isto é, se a velocidade é grande o atrito é grande, o que reduz a força resultante, reduz a velocidade, o que reduz o atrito, o que aumenta a força resultante, que aumenta a velocidade e tudo se repete.