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O atrito é uma força que se opõe ao movimento. Os físicos distinguem entre atrito estático, que age para manter o corpo em repouso, e atrito cinético, que age para desacelerar seu movimento quando ele começa a se mover. A força exercida pelo atrito estático (Fs) é proporcional à força perpendicular exercida por um corpo contra a superfície ao longo da qual seu movimento, chamado força normal (FN) O fator de proporcionalidade é chamado coeficiente de fração estática, que geralmente é denotado pela letra grega mu com um índice subscrito s (µs) A relação matemática é:
Fs = µs × FN
Esse coeficiente depende das características das duas superfícies que estão em contato uma com a outra. Foi tabulado para vários materiais diferentes. Se você não consegue encontrar µs para os materiais que você está usando, você pode determiná-lo com um experimento simples.
TL; DR (muito longo; não leu)
TL; DR (muito longo; não leu)
Para encontrar o coeficiente mínimo de atrito estático entre dois materiais, construa um plano de inclinação de um dos materiais e coloque um corpo feito com o outro material. Aumente o ângulo da inclinação até que o corpo comece a deslizar. A tangente do ângulo é o coeficiente de atrito.
Use um plano inclinado
Uma maneira simples de determinar µs é colocar o objeto em questão em um plano inclinado feito do mesmo material que a superfície que você está estudando. Aumente gradualmente o ângulo da inclinação até que o objeto comece a deslizar. Grave esse ângulo. Você pode encontrar imediatamente µs porque é igual à tangente do ângulo. Aqui está o porquê:
À medida que você aumenta a inclinação, a força da gravidade agindo em um corpo de massa m tem um componente horizontal e um vertical. Ao aplicar a Lei de Newton a cada uma delas antes de o corpo começar a se mover, você encontra o componente horizontal (que atua no x-direction) para ser Fx = max. O mesmo é verdade no y direção: Fy = may.
A aceleração no x-direção, max, é igual à força da gravidade, que é a massa vezes a aceleração devido à gravidade (g) vezes o seno do ângulo (ø) formada no ponto de apoio da inclinação. Como o corpo não está se movendo, isso é igual à força oposta do atrito estático e você pode escrever:
(1) mg × sin (ø) = Fs
o y-direção da força, may, é igual ao cosseno do ângulo vezes a massa vezes a aceleração devido à gravidade, e isso deve ser igual à força normal, pois o corpo não está se movendo,
(2) FN = mg × cos (ø)
Lembre-se disso Fs = µsFN. Substituto para Fs na equação (1):
mg × sin (ø) = µsFN
e use a igualdade na equação (2) para substituir FN:
mg × sin (ø) = µs × mg × cos (ø)
O termo "mg"cancela dos dois lados:
µs = sin (ø) / cos (ø) = tan (ø)