Atrito, molas e rampas
Força de Atrito:
Quando empurramos ou puxamos um determinado objeto tentando movê-lo, percebemos que existe certa dificuldade para colocá-lo em movimento. Essa dificuldade deve-se à força de atrito, que é uma força que se opõe ao movimento de objetos que estão sob a ação de uma força. Ela age paralelamente à superfície de contato e em sentido contrário à força aplicada sobre um corpo.
A força de atrito deve-se à existência de rugosidades na superfície de contato do objeto com o solo. Essas rugosidades não são observadas macroscopicamente, mas são elas que dificultam o movimento. Observe na figura abaixo as irregularidades que existem no contato entre o bloco e a superfície: 
click to edit
A força de atrito depende de dois fatores:
Do tipo dos materiais que estão em contato: cada material tem suas características próprias. Quanto mais “lisos” ou “polidos” estiverem os objetos em contato, menor será a força de atrito.
Essa propriedade é definida numericamente pelo coeficiente de atrito, que pode ser dinâmico ou estático, possuindo um valor diferente para cada material.
Força normal: trata-se da reação normal à superfície sobre a qual o
corpo está apoiado e depende do peso do objeto.
Quanto maior for a força normal, maior será a força de atrito.
Lei de Hooke:
A Lei de Hooke é uma lei da física que determina a deformação sofrida por um corpo elástico através de uma força.
A teoria afirma que a distensão de um objeto elástico é
diretamente proporcional à força aplicada sobre ele.
Como exemplo, podemos pensar numa mola.
Ao esticá-la, ela exerce uma força contrária ao movimento realizado
. Assim, quando maior a força aplicada, maior será sua deformação.
Por outro lado, quando a mola não tem uma
força que age sobre ela,
dizemos que ela está em equilíbrio.
click to edit
Fórmula
A fórmula da Lei de Hooke é expressa da seguinte maneira:
F = k . Δl
donde,
F: força aplicada sobre o corpo elástico
K: constante elástica ou constante de proporcionalidade
Δl: variável independente, ou seja, a deformação sofrida
Segundo o Sistema Internacional (SI), a força (F) é medida em Newton (N),
a constante elástica (K) em Newton por metro (N/m) e a variável (Δl)em metros (m).
Plano Inclinado: Seja um bloco de massa “m” apoiado sobre uma rampa inclinada de um ângulo ? com relação ao plano horizontal. Despreze os atritos.
P: Força peso = P = m.g
Onde: g = 9,8 m/s2
m = massa do corpo dada em kg.
FN: Força de reação normal ao plano.
Ao desprezarmos os atritos notamos que o corpo desloca-se para baixo.
Analiticamente, decompomos a força peso em duas componentes:
Px = componente do peso na direção do eixo x
Py = componente do peso na direção do eixo y
Os módulos das componentes Px e Py são obtidos a partir das relações trigonométricas do triângulo retângulo Do triângulo retângulo temos que:
sen? é o cateto oposto (Px) sobre a hipotenusa (P)
click to edit
Para determinarmos a aceleração com que o bloco desce o plano inclinado,
utilizaremos a Segunda Lei de Newton (FR = m.a)
Px = FR
Px = m . a
Px = P. sen?
m.a = P. sen?
Sendo o peso P = m.g, temos:
m.a = m.g. sen?
Simplificando-se as massas encontramos o valor da aceleração.
a = g .sen?
Note que a aceleração do corpo não depende de sua massa.
Na direção do eixo Y, temos:
click to edit
FN – Py = m.a
Como a aceleração é nula na direção de y, a relação acima se anula:
FN – Py = 0
Assim:
FN = Py FN = m.g.cos?
Exemplo: Um carro de massa 800 kg sobe uma rampa inclinada 30º com a horizontal.
Desprezando-se as forças dissipativas e adotando g = 9,8 m/s2,
calcule a aceleração do corpo e a força de reação normal ao plano