O atrito faz parte da vida cotidiana. Enquanto nos problemas físicos idealizados você geralmente ignora coisas como a resistência do ar e a força de atrito, se deseja calcular com precisão o movimento dos objetos através de uma superfície, é necessário considerar as interações no ponto de contato entre o objeto e a superfície.

Isso geralmente significa trabalhar com atrito deslizante, atrito estático ou atrito rolante, dependendo da situação específica. Embora um objeto rolante, como uma bola ou uma roda, sinta claramente menos força de atrito do que um objeto que você precisa deslizar, você ainda precisará aprender a calcular a resistência ao rolamento para descrever o movimento de objetos como pneus de carros no asfalto.
Definição de atrito por rolamento

O atrito por rolamento é um tipo de atrito cinético, também conhecido como resistência ao rolamento
, que se aplica ao movimento de rolamento (em oposição ao movimento de deslizamento - o outro tipo de atrito cinético) e opõe-se ao movimento de rolamento essencialmente da mesma maneira que outras formas de força de atrito.

De um modo geral, o rolamento não envolve tanta resistência quanto o deslizamento, de modo que o coeficiente de atrito de rolamento | a superfície é tipicamente menor que o coeficiente de atrito para situações de deslizamento ou estática na mesma superfície.

O processo de laminação (ou laminação pura, ou seja, sem derrapagem) é bastante diferente do deslizamento, porque a laminação inclui atrito como cada novo poi O objeto entra em contato com a superfície. Como resultado disso, a qualquer momento existe um novo ponto de contato e a situação é instantaneamente semelhante ao atrito estático.

Existem muitos outros fatores além da rugosidade da superfície que também influenciam o atrito por rolamento; por exemplo, a quantidade que o objeto e a superfície do movimento de rolamento deformam quando estão em contato afeta a força da força. Por exemplo, pneus de carro ou caminhão sofrem mais resistência ao rolamento quando são inflados a uma pressão mais baixa. Além das forças diretas que pressionam um pneu, parte da perda de energia é devida ao calor, denominada perdas por histerese
.
Equação de atrito por rolamento

A equação de atrito por rolamento é basicamente as mesmas que as equações de atrito deslizante e atrito estático, exceto com o coeficiente de atrito rolante no lugar do coeficiente semelhante para outros tipos de atrito.

Usando F
_{k, r para a força de atrito de rolamento (isto é, cinética, rolando), F
n para a força normal e μ
k, r para o coeficiente de atrito de rolamento , a equação é:
F_ {k, r} \u003d μ_ {k, r} F_n}

Como o atrito de rolamento é uma força, a unidade de F
_{k, r é newtons . Ao solucionar problemas que envolvem uma carroceria, é necessário procurar o coeficiente específico de atrito do rolamento para seus materiais específicos. O Engineering Toolbox geralmente é um recurso fantástico para esse tipo de coisa (consulte Recursos).}

Como sempre, a força normal ( F
_{n) tem a mesma magnitude do peso ( isto é, mg
, onde m
é a massa e g
\u003d 9,81 m /s ^{2) do objeto em uma superfície horizontal (assumindo que não há outra forças atuam nessa direção) e é perpendicular à superfície no ponto de contato. Se a superfície estiver inclinada em um ângulo θ
, a magnitude da força normal é dada por mg
cos ( θ
).
Cálculos com atrito cinético}}

O cálculo do atrito de rolamento é um processo bastante simples na maioria dos casos. Imagine um carro com uma massa de m
\u003d 1.500 kg, dirigindo no asfalto e com μ
_{k, r \u003d 0,02. Qual é a resistência ao rolamento nesse caso?}

Usando a fórmula ao lado de F
_{n \u003d mg
(em uma superfície horizontal):
\\ começo {alinhado} F_ {k, r} &\u003d μ_ {k, r} F_n \\\\ &\u003d μ_ {k, r} mg \\\\ &\u003d 0,02 × 1500 \\; \\ text {kg} × 9,81 \\; \\ text {m /s} ^ 2 \\\\ &\u003d 294 \\; \\ text {N} \\ end {alinhado}}

Você pode ver que a força devido ao atrito ao rolamento parece substancial neste caso, no entanto, dada a massa do carro , e usando a segunda lei de Newton, isso equivale apenas a uma desaceleração de 0,196 m /s 2. Se aquele mesmo carro estivesse dirigindo por uma estrada com uma inclinação ascendente de 10 graus, você teria que usar F
_{n \u003d mg
cos ( θ
), e o resultado mudaria:
\\ begin {align} F_ {k, r} &\u003d μ_ {k, r} F_n \\\\ &\u003d μ_ {k, r} mg \\ cos (\\ theta) \\\\ &\u003d 0,02 × 1500 \\; \\ text {kg} × 9,81 \\; \\ text {m /s} ^ 2 × \\ cos (10 °) \\\\ &\u003d 289,5 \\; \\ text { N} \\ end {alinhado}}

Como a força normal é reduzida devido à inclinação, a força de atrito reduz-se pelo mesmo fator.

Você também pode calcular o coeficiente de atrito por rolamento, se souber o força de atrito de rolamento e o tamanho da força normal, usando a seguinte fórmula reorganizada:
μ_ {k, r} \u003d \\ frac {F_ {k, r}} {F_n}

Imaginando um pneu de bicicleta rolando em uma superfície horizontal de concreto com F
_{n \u003d 762 N e F
k, r \u003d 1,52 N, o coeficiente de atrito do rolamento é:
\\ começo {alinhado} μ_ {k, r} &\u003d \\ frac {F_ {k, r}} {F_n} \\\\ &\u003d \\ frac {1,52 \\; \\ text {N}} {762 \\; \\ text {N} } \\\\ &\u003d 0,002 \\ end {alinhado}}