FORÇA NORMAL E FORÇA DE ATRITO, Notas de estudo de Física

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Física Aplicada

Curso Técnico em Mecânica – Módulo I

Escola SESI / SENAI Orlando Chiarini – Pouso Alegre – MG

Instrutor: Geovani Silva

A força normal (Fn), também chamada de “força de apoio”, é um tipo de força de contato exercida por um corpo sob uma superfície. Como exemplo, podemos pensar num bloco em repouso numa mesa, onde ambas exercem a força normal uma na outra, perpendicular às superfícies de contato. Note que essa força é importante na medida que evita que objetos sólidos sejam atravessados por outros. Isso porque a força da gravidade age empurrando esse objeto para baixo, ao mesmo tempo que a força normal se opõe a ela. Além da força normal, temos a força peso que atua na direção vertical sob a atração da gravitação da Terra. Nesse caso, a força normal será de mesma intensidade da força peso, no entanto, em sentido oposto. Força Normal

Para calcular a força normal de um objeto que está em repouso numa superfície plana , utiliza-se a seguinte expressão: N = m. g. cos (x) Sendo, N : força normal m : massa do objeto g : gravidade x : ângulo de inclinação do objeto Força Normal

1. Um objeto com massa de 10 kg está em repouso numa superfície plana. Considere a gravidade da Terra de 9,8m/s 2 . Qual o valor da Força Normal? Exercício

Até agora, para calcularmos a força, ou aceleração de um corpo, consideramos que as superfícies por onde este se deslocava, não exercia nenhuma força contra o movimento, ou seja, quando aplicada uma força, este se deslocaria sem parar. Mas sabemos que este é um caso idealizado. Por mais lisa que uma superfície seja, ela nunca

será totalmente livre de atrito.

Sempre que aplicarmos uma força a um corpo, sobre uma superfície, este acabará parando. É isto que caracteriza a força de atrito: ✓ Se opõe ao movimento; ✓ Depende da natureza e da rugosidade da superfície (coeficiente de atrito); ✓ É proporcional à força normal de cada corpo; ✓ Transforma a energia cinética do corpo em outro tipo de energia que é liberada ao meio. Força de Atrito

Todas as superfícies dos corpos apresentam certa aspereza (Rugosidade), por melhor que seja o Processo de Fabricação (Acabamento) utilizado. Assim, nunca um corpo se deslizará sobre o outro num perfeito deslize. Devido a esta rugosidade das superfícies em contato, existe uma força que tende a contrariar o escorregamento entre essas superfícies, que é igual a uma resistência, denominada Força de Resistência Passiva. Força de Atrito

1. Atrito de Deslizamento/Escorregamento: quando um corpo desliza sobre outro ou sobre um plano sem fazer o movimento de rolar. Exemplo: Arrastar um móvel no chão, Movimento de um pistão num cilindro, movimento relativo dos dentes de engrenagens, Mancal de deslizamento, Guias/Vias de máquinas- ferramentas. a) Atrito sólido: as superfícies em contato são rígidas (sólidas), sem a presença de lubrificação. b) Atrito Fluido: as superfícies em contato com presença de lubrificação. Força de Atrito

2. Atrito de Rolamento: quando o movimento relativo é de rolamento, ou seja, uma das superfícies rola sobre a outra. Exemplo: Mancal de rolamento, movimento das rodas de um carro, bola rolando, Guias/vias de esferas recirculantes presentes em máquinas a CNC. Força de Atrito

APLICAÇÃO DO ATRITO

Um atrito muito grande impede o movimento, causando prejuízos e vários inconvenientes. Por outro lado, a atrito também fornece meios de se produzir movimento. Um exemplo onde pode observar a ação do atrito é o de um caminhão em movimento que, sendo muito pesado, fará uma forte pressão contra o asfalto, esse contato produz um atrito que impede as rodas de movimentar quando a força do motor faz as rodas girarem. Força de Atrito

ATRITO DESFAVORÁVEL

Quando o Atrito GERA: ➢ Consumo de certa parcela de energia, necessária para vencer a força de atrito. ➢ Elevação de temperatura na região de contato entre as superfícies. ➢ Desgaste das superfícies. Nos movimentos das várias peças das máquinas operatrizes, deseja sempre obter o menor atrito possível para que possa dar um maior rendimento. Essa redução do atrito e, consequentemente, o desgaste, é sempre obtida quando se realiza uma lubrificação perfeita Força de Atrito

ATRITO FAVORÁVEL

Quando o Atrito gera MOVIMENTO relativo entre as superfícies em contato. Exemplos: ➢ Sistema de freios, através da qual elimina a energia cinética. ➢ Esmeril, onde se transforma energia cinética do rebolo, em energia mecânica (desbaste de outra superfície), através do atrito. ➢ Contato: pé-chão. ➢ Transmissão de movimento por polia/correia. ➢ Transmissão por rodas de atrito (Variador de velocidade). Força de Atrito

Tabela de atrito dinâmico. Então:

1 - Um bloco de massa 8 kg é puxado por uma força horizontal de 20 N. Sabendo que a força de atrito entre o bloco e a superfície é de 2 N, calcule a aceleração a que fica sujeito o bloco. Exercícios

2 - Um bloco de massa 10 kg movimenta-se numa mesa horizontal sob a ação de uma força horizontal de 30 N. A força de atrito entre o bloco e a mesa vale 20 N. Determine a aceleração do corpo e o coeficiente de atrito entre o corpo e a superfície. Exercícios