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Aula nº7
⇒ Forças resistentes ao movimento
Forças de atrito
- As forças de atrito atuam na superfície de contacto entre os corpos e opõem-se ao movimento.
Estas forças resultam da interação entre as superfícies em contacto. Estas superfícies, embora possam parecer lisas, são microscopicamente rugosas, o que aumenta a sua aderência ou atrito.
As forças de atrito devem-se a interações microscópicas que ocorrem entre as superfícies de contacto.
- As forças de atrito também dependem da intensidade da força de reação normal.
A força de atrito é uma força que se opõe ao deslizamento ou à tendência para esse movimento e que resulta da interação do corpo com a superfície em contacto.
Por mais polida que uma superfície seja, existem sempre pequenas irregularidades. Em parte, são estas irregularidades as responsáveis pela resistência ao movimento relativo entre superfícies.
Durante o movimento:
⇒ motociclista na mota – Há forças que se opõem ao movimento, na superfície de contacto com o solo e com o ar.
⇒ balão de ar quente – Há forças que se opõem ao movimento, na superfície de contacto com o ar.
⇒ nadador – Há forças que se opõem ao movimento, na superfície de contacto com a água e com o ar.
- Por que motivo um caixote não desliza logo que se exerce uma força?
Logo que se exerce uma força no caixote, surge uma força oposta e com igual intensidade.
Num objeto em deslizamento, a força de atrito (Fa) tem a mesma direção do movimento, mas no sentido oposto.
Então, Fr = 0 N ⇒ O caixote continua em repouso
⇒ A força que surge com sentido oposto ao da força aplicada no caixote, F, designa-se por força de atrito, Fa.
⇒ Resulta da interação das superfícies em contacto e, neste caso, impede o movimento do caixote.
⇒ Representa-se sempre por um vetor com sentido oposto ao do deslizamento.
Como é a força de atrito – A intensidade da força de atrito aumenta à medida que aumenta a intensidade da força aplicada no caixote.
- Quando é que o caixote começa a deslizar?
⇒ O deslizamento inicia-se no momento em que a intensidade da força aplicada é superior à da força de atrito.
⇒ A força resultante, Fr, passa a ser diferente de zero.
- O que acontece quando deixa de ser exercida força no caixote?
⇒ Ao deixar de se exercer força no caixote, a força de atrito continua a existir enquanto houver movimento.
⇒ A força resultante é a força de atrito.
⇒ A força de atrito acaba por parar o caixote.
De que depende a intensidade da força de atrito?
A força que se opõe ao deslizamento, a força de atrito, é:
⇒ menor quando as superfícies em contacto são polidas (lisas) — é o caso dos patins e do gelo;
⇒ maior quando as superfícies em contacto são rugosas — é o caso dos pneus e da estrada.
- Superfície com tampo de vidro polido
A força mínima necessária para deslocar o bloco é menor.
- Superfície revestida com lixa rugosa
A força mínima necessária para deslocar o bloco é maior.
⇒ Superfícies de contacto mais rugosas ⇒ Maior intensidade da força de atrito
- Em qual dos casos a força de atrito será maior?
⇒ Menor peso – A força mínima necessária para deslocar o bloco é menor. (F1)
⇒ Maior peso – A força mínima necessária para deslocar o bloco é maior. (F2)
- Quanto maior é a força de reação normal, maior é a intensidade da força de atrito.
⇒ Maior peso do corpo que se move ⇒ Maior intensidade da força de atrito
A força mínima necessária para deslocar os blocos com o mesmo peso, mas com áreas diferentes da superfície de contacto, é igual nos três casos.
⇒ A intensidade da força de atrito ⇒ Não depende da área da superfície de contacto
Forças de atrito
A existência da força de atrito pode ser…
- uma vantagem…
⇒ Permite iniciar o movimento
⇒ Facilita a travagem
⇒ Impede que os objetos caiam das nossas mãos
- uma desvantagem…
⇒ Diminuição da velocidade
⇒ Desgaste de peças
⇒ Desgaste de articulações
situações, as forças de atrito podem ser úteis ou prejudiciais:
Mas… o atrito também pode ser muito útil
Por vezes, para tornar o movimento mais seguro, recorre-se a processos que aumentam o atrito.
⇒ A rugosidade e a natureza da borracha permitem aumentar o atrito.
⇒ A rugosidade das luvas do guarda-redes permitem aumentar o atrito com a bola.
⇒ Alguns atletas usam um pó branco nas mãos para eliminar o suor e aumentar o atrito.
⇒ Quando andamos
⇒ Quando acendemos um fósforo
O atrito útil também existe nos pneus dos automóveis, impedindo-os de deslizarem.
Os pneus devem estar em boas condições e adequados às condições climatéricas
Atrito prejudicial – O atrito que ocorre na transmissão de máquinas e entre peças de motores é prejudicial, sendo preciso lubrificar os equipamentos para o minimizar.
⇒ Hovercraft – A almofada de ar, colocada debaixo do barco, permite diminuir o atrito entre o barco e a água, podendo andar com maior velocidade.
⇒ Pistas de gelo – Os patins usados nas pistas de gelo são em linha para diminuir o atrito.
⇒ Peças mecânicas – Para reduzir as forças de atrito, entre peças em movimento, utilizam-se óleos lubrificantes.
⇒ Escorregas aquáticos – Para reduzir as forças de atrito, entre a pessoa e o escorrega e facilitar o deslizamento, usa-se a água.
Redução da força de atrito
Para facilitar o movimento dos corpos é importante reduzir as forças de atrito.
⇒ Usando rolamentos bem lubrificados, as superfícies deixam de raspar, passando a rolar umas sobre as outras. O atrito passa a ser menor.
⇒ As estradas são asfaltadas para reduzir o atrito. Num terreno irregular ou na areia, o atrito é muito grande.
⇒ As dobradiças das portas são lubrificadas para reduzir o atrito, facilitando o movimento.
A força de atrito pode ser classificada como …
- … força de atrito estático.
⇒ A força de atrito estático atua entre as superfícies de contacto na ausência de movimento.
- … força de atrito cinético.
⇒ A força de atrito cinético atua entre as superfícies de contacto quando ocorre movimento.
Para que o corpo deslize, a força aplicada deve ser superior à força de atrito.
O valor da força de atrito estático que atua na caixa é superior ao valor da força de atrito cinético:
Fatrito estático > Fatrito cinético
Força de resistência do ar
Força de resistência do ar
Quando um corpo em movimento contacta com o ar, surge no corpo uma força que se opõe ao movimento devido à interação entre a superfície do corpo e o ar.
Quando um corpo se desloca no ar ou noutro fluido, também existe uma força que se opõe ao movimento.
Essa força é denominada força de resistência (R).
É esta força de resistência que se opõe ao movimento do paraquedista, abrandando o movimento de descida.
Também os automóveis em movimento ficam sujeitos a esta força de resistência.
Quanto maior é a área da superfície de contacto entre o carro e o ar atmosférico, maior é a força de resistência.
Por esse motivo, os fabricantes constroem carros aerodinâmicos, que minimizam a força de resistência.
Quando um corpo se desloca no ar, o ar exerce sobre o corpo uma força que se opõe ao movimento: é a força de resistência do ar (símbolo Rar)
⇒ É prejudicial no movimento de um carro
⇒ É útil no paraquedismo
Para facilitar o movimento é importante reduzir a força de resistência do ar.
⇒ Alterando a superfície de contacto, dando-lhe forma aerodinâmica.
⇒ Os ciclistas dobram-se sobre a bicicleta para diminuir a força de resistência do ar e aumentar a velocidade.
⇒ Alguns veículos têm formas aerodinâmicas para reduzir a força de resistência do ar e aumentar a velocidade.
