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
e de uma propriedade dos materiais chamada coeficiente de atrito estático
. Enquanto a força tangencial aplicada
for menor que esse limite, as superfícies permanecem em repouso relativo, e a força de atrito estático
satisfaz
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
Logo, de modo geral vale
Resposta
A força de atrito estático
ajusta-se para equilibrar qualquer força tangencial
até um máximo, de modo que
e atinge o valor máximo
no instante que
tenta ultrapassar esse limite.