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ATRITO

Fotos realizadas no Laboratório de Física-Ensino da UFPA,
no qual são retratadas
situações em que o atrito se faz presente.


    Foi o artista, inventor e cientista italiano Leonardo da Vinci (1452-1591) quem primeiro estudou
 o atrito nas máquinas que construiu. Ele chegou a enunciar as seguintes leis:
1) O atrito provocado pelo mesmo peso terá a mesma resistência no início do
movimento, embora as áreas ou comprimento de contacto sejam diferentes;
2) O atrito provoca o dobro do esforço se o peso for dobrado;
 3) O atrito depende da natureza dos materiais em contacto.

Em 1699, o físico francês Guillaume Amontons (1663-1705) reencontrou as leis do atrito DaVinciana.
Em 1781, o físico francês Charles Augustin Coulomb (1736-1806) realizou experiências sobre atrito, em decorrência
 das quais confirmou as três leis de Da Vinci-Amontons, bem como enunciou a quarta lei:
4) A força de atrito é independente da velocidade, uma vez o movimento iniciado
.
Desse modo, mostrou que havia uma diferença entre o atrito estático e o atrito dinâmico.
Hoje, essas leis são resumidas no seguinte conjunto de equações:

Fi = mN ,    F£ mN ,    Fd  £ md N ,   Fe ¹ Fd  ,    me  > md  ,

 onde Fi , indica a força inicial necessária para vencer as ligações moleculares (“soldas”) entre as superfícies de
contacto;
Fe e Fd, representam, respectivamente, as forças de atrito estática e dinâmica; me e md  significam,
respectivamente, os coeficientes de atrito estático e dinâmico, que dependem do tipo de material em contacto
(ferro-ferro, ferro-madeira, madeira-madeira etc.); e
N é a reação normal entre as superfícies contactantes, e é
calculada por intermédio da lei da ação e reação formulada por Isaac Newton (1642-1727), em 1687.

                   Em 1987, C. M. Mate, G. M. McClelland, R. Erlandsson e S. Chiang mediram a força de atrito numa escala
 de nanômetro  [
10-9 N (newtons)], por intermédio de um instrumento que eles inventaram: microscópio de força atômica.
Nessa experiência, eles observaram que a força de atrito não dependia da carga normal ( <
10-4 N ) aplicada. Observaram mais ainda que,
para o intervalo de velocidade compreendido entre  40 angstrons/s e 4000 angstrons/s, a força de atrito apresentou pouca dependência
com a velocidade. Registre-se que o estudo do atrito em nível atômico é hoje denominado de
nanotribologia.

                   Em 1989, Jacqueline Krim descobriu que filmes de cripton ( 36Kr ) deslizando sobre superfícies cristalinas
de ouro (
79Au ) se tornavam mais escorregadias enquanto secas. Descobriu também que a força de atrito para filmes
líquidos era cinco vezes maior do que para filmes sólidos. Nessas experiências, Krim usou uma microbalança de quartzo.

                   Em 1996, Krim examinou as experiências realizadas sobre a nanotribologia nos últimos anos, e concluiu que as leis
macroscópicas do atrito de Da Vinci-Amontons-Coulomb não são aplicadas na escala atômica. Nesta, valem as seguintes leis:

 
1) A força de atrito é proporcional ao grau de irreversibilidade (facilidade de aderência)
da força que comprime duas superfícies, em vez da simples intensidade da força;
2) A força de atrito é proporcional à área de contacto real, em vez da área de contacto aparente;
3) A força de atrito é proporcional à velocidade de deslizamento das superfícies em contacto
.      

     
Texto: Prof. Dr. José M. Filardo Bassalo


 

APLICAÇÕES PRÁTICAS DO ATRITO

 

Rotação de um parafuso numa porca.

 

Movimento do bico de uma caneta esferográfica numa folha de papel.

 

 

Encaixe dos elos de uma corrente.

 

Riscar de um fósforo.

 

Fotos:  Prof. Manoel Neto

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