O atrito deslizante, mais conhecido como atrito cinético, é uma força que se opõe ao movimento deslizante de duas superfícies que se movem uma após a outra. Por outro lado, o atrito estático é um tipo de força de atrito entre duas superfícies que se pressionam, mas não deslizam em relação uma à outra. (Imagine empurrar uma cadeira antes que ela deslize pelo chão. A força que você aplica antes do deslizamento começar é oposta ao atrito estático.)

O atrito deslizante geralmente envolve menos resistência do que o atrito estático, e é por isso que você costuma tem que se esforçar mais para conseguir que um objeto comece a deslizar do que para mantê-lo deslizando. A magnitude da força de atrito é diretamente proporcional à magnitude da força normal. Lembre-se de que a força normal é a força perpendicular à superfície que neutraliza quaisquer outras forças aplicadas nessa direção.

A constante de proporcionalidade é uma quantidade sem unidade chamada coeficiente de atrito e varia de acordo com as superfícies em contato. (Os valores desse coeficiente geralmente são consultados em tabelas.) O coeficiente de atrito é geralmente representado pela letra grega μ
com um subscrito k
indicando atrito cinético. A fórmula da força de atrito é dada por:
F_f \u003d \\ mu_kF_N

Onde F _{N
é a magnitude da força normal, as unidades estão em newtons (N) e a direção de essa força é oposta à direção do movimento.
Definição de atrito ao rolamento}

A resistência ao rolamento é algumas vezes referida como atrito ao rolamento, embora não seja exatamente uma força de atrito porque não é o resultado de duas superfícies em contato. tentando empurrar um contra o outro. É uma força resistiva resultante da perda de energia devido a deformações do objeto rolante e da superfície.

Assim como ocorre com as forças de atrito, a magnitude da força de resistência ao rolamento é diretamente proporcional à magnitude do normal. força, com uma constante de proporcionalidade que depende das superfícies em contato. Enquanto μ _{r
às vezes é usado para o coeficiente, é mais comum ver C rr
, tornando a equação para a magnitude da resistência ao rolamento a seguinte:
F_r \u003d C_ {rr} F_N}

Essa força age na direção oposta ao movimento.
Exemplos de atrito por deslizamento e resistência ao rolamento

Vamos considerar um exemplo de atrito envolvendo um carrinho de dinâmica encontrado em uma física típica na sala de aula e compare a aceleração com a qual ela percorre uma pista de metal inclinada a 20 graus para três cenários diferentes:

Cenário 1: Não há forças de atrito ou resistências agindo no carrinho enquanto ele gira livremente sem escorregar track.

Primeiro desenhamos o diagrama do corpo livre. A força da gravidade apontando diretamente para baixo e a força normal apontando perpendicularmente à superfície são as únicas forças atuando.

(Imagem 1)

As equações da força líquida são:
F_ { netx} \u003d F_g \\ sin {\\ theta} \u003d ma \\\\ F_ {nety} \u003d F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0

Imediatamente podemos resolver a primeira equação para aceleração e inserir valores para obter resposta:
F_g \\ sin {\\ theta} \u003d ma \\\\ \\ implica mg \\ sin (\\ theta) \u003d ma \\\\ \\ implica a \u003d g \\ sin (\\ theta) \u003d 9,8 \\ sin (20) \u003d \\ box {3.35 \\ text {m /s} ^ 2}

Cenário 2: A resistência ao rolamento atua no carrinho enquanto ele gira livremente sem escorregar pela pista.

Aqui assumiremos um coeficiente de resistência ao rolamento de 0,0065, que se baseia em um exemplo encontrado em um artigo da Academia Naval dos EUA.

Agora, nosso diagrama de corpo livre inclui resistência ao rolamento atuando na pista:

(Imagem 2)

Nossas equações de força líquida se tornam:
F_ {netx} \u003d F_g \\ sin {\\ theta} -F_r \u003d ma \\\\ F_ {nety} \u003d F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0

A partir da segunda equação, podemos resolver para F < sub> N
, conecte o resultado na expressão de atrito na primeira equação e resolva a
:
F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0 \\ implica F_N \u003d F_g \\ cos (\\ theta) \\\\ F_g \\ sin (\\ theta) -C_ {rr} F_N \u003d F_g \\ sin (\\ theta) -C_ {rr} F_g \\ cos (\\ theta) \u003d ma \\\\ \\ implica \\ cancel mg \\ sin (\\ theta) -C_ {rr} \\ cancele mg \\ cos (\\ theta) \u003d \\ cancel ma \\\\ \\ implica a \u003d g (\\ sin (\\ theta) -C_ {rr} \\ cos (\\ theta)) \u003d 9.8 (\\ sin (20) -0.0065 \\ cos (20)) \\\\ \u003d \\ in a box {3,29 \\ text {m /s} ^ 2}

Cenário 3: As rodas do carrinho estão travadas no lugar e deslizam abaixo da pista, impedido pelo atrito cinético.

Aqui usaremos um coeficiente de atrito cinético de 0,2, que fica no meio da faixa de valores normalmente listados para o plástico no metal.

Nosso diagrama de corpo livre é muito semelhante ao caso da resistência ao rolamento, exceto que é uma força de atrito deslizante que age subindo a rampa:

(imagem 3)

Nossas equações de força líquida tornam-se:
F_ {netx} \u003d F_g \\ sin {\\ theta} -F_k \u003d ma \\\\ F_ {nety} \u003d F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0

E, novamente, resolvemos a
em um si moda diferente:
F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0 \\ implica F_N \u003d F_g \\ cos (\\ theta) \\\\ F_g \\ sin (\\ theta) - \\ mu_kF_N \u003d F_g \\ sin (\\ theta) - \\ mu_kF_g \\ cos (\\ theta) \u003d ma \\\\ \\ implica \\ cancel mg \\ sin (\\ theta) - \\ mu_k \\ cancel mg \\ cos (\\ theta) \u003d \\ cancel ma \\\\ \\ implica a \u003d g (\\ sin (\\ theta) - \\ mu_k \\ cos (\\ theta)) \u003d 9,8 (\\ sin (20) -0,2 \\ cos (20)) \\\\ \u003d \\ in a box {1,51 \\ text {m /s} ^ 2}

Observe que a aceleração com resistência ao rolamento é muito próxima do caso sem atrito, enquanto o caso de atrito deslizante é significativamente diferente. É por isso que a resistência ao rolamento é negligenciada na maioria das situações e por que a roda foi uma invenção brilhante!