Duas superfícies em contato estão sujeitas a uma força normal. Explique como a força de atrito estático se comporta nesse caso e como ela se relaciona com a força normal.

Passo 1

O enunciado fala de duas superfícies em contato submetidas a uma força normal e pede para entender como a força de atrito estático se comporta e como ela se relaciona com essa normal. O assunto aqui é mecânica clássica, mais precisamente o modelo de atrito de Coulomb.

Passo 2

A força de atrito estático surge devido às irregularidades microscópicas das superfícies e atua paralelamente ao plano de contato, sempre no sentido de se opor a qualquer tentativa de deslizamento relativo entre as superfícies. Ela “se ajusta” para cancelar a componente tangencial da força aplicada, desde que essa componente não ultrapasse um limite máximo.

Passo 3

Esse limite máximo de atrito estático depende da força normal N e de uma propriedade dos materiais chamada coeficiente de atrito estático \mu_s. Enquanto a força tangencial aplicada F_t for menor que esse limite, as superfícies permanecem em repouso relativo, e a força de atrito estático f_s satisfaz
f_s = F_t,
isto é, o atrito se iguala exatamente à força tangencial aplicada.

Passo 4

Quando a força tangencial chega ao valor máximo que o atrito estático pode fornecer, dá-se o início do deslizamento. Esse valor máximo é dado por
f_{s,\max} = \mu_s\,N.
Logo, de modo geral vale
f_s \le \mu_s\,N.

Resposta

A força de atrito estático f_s ajusta-se para equilibrar qualquer força tangencial F_t até um máximo, de modo que
f_s = F_t\quad\text{enquanto}\quad F_t \le \mu_s\,N,
e atinge o valor máximo
f_{s,\max} = \mu_s\,N
no instante que F_t tenta ultrapassar esse limite.

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