Coeficiente de Atrito

Coeficiente de atrito é um coeficiente adimensional que expressa a oposição que mostram as superfícies de dois corpos em contato ao deslizar um em relação ao outro. Usualmente é representado com a letra grega μ.
O valor do coeficiente de atrito é característico de cada par de materiais, e não uma propriedade intrínseca do material. Depende de muitos fatores tais como o acabamento das superfícies em contato, a velocidade relativa entre as superfícies, etc.
Usualmente se distingue dois valores:

Coeficiente de atrito estático ( μe ): É medido quando ambas as superfícies estão em repouso ( sem mover-se ).
Coeficiente de atrito dinámico ( μd ): É medido quando uma ou ambas as superfícies estão em movimento ( pode mover-se apenas uma ou as duas )

Atrito Estático

É o atrito que atua enquanto o corpo está em repouso. Este atrito foi estudado pela primeira vez pelo cientista francês Coulomb (1736-1806).
Ele pegou um corpo em repouso e sobre ele foi efetuando uma força com o intuito de movimentá-lo.
Sob a ação desta força a superfície reagia exercendo sobre o corpo uma força de atrito . Nos primeiros instantes Coulomb percebeu que o corpo não se movimentava porque a força equilibrava o sistema, de acordo com a 1ª Lei de Newton. Mas, depois de continuar exercendo força, o físico conseguiu fazer o corpo se movimentar. Coulomb determinou experimentalmente a força mínima necessária para fazer o corpo movimentar. Essa força é chamada de Força de atrito estático ou Força de atrito de destaque (arranque).

Desta maneira a força de atrito varia de zero (quando não há solicitação de movimento) até um valor máximo, chamado de força de atrito de destaque.
Por estas experiências, Coulomb estabeleceu algumas leis:

- A força de atrito estático é independente da área de contato entre as duas superfícies;
- A força de atrito estático é dependente da natureza das superfícies de contato;
- A força de atrito estático é proporcional à força normal (perpendicular às superfícies).
A constante de proporcionalidade μe só depende da natureza das superfície em contato e é chamado de coeficiente de atrito estático.

Atrito Dinâmico ou Cinético

Atrito dinâmico é quando há movimento relativo entre os corpos.
Existem dois tipos de atritos dinâmicos: o de deslizamento ou escorregamento e o de rolamento. O primeiro é quando uma superfície escorrega sobre a outra sem que nenhum dos dois gire, e o de rolamento é quando um dos dois gira, como o movimento de uma roda. É claro que em algumas situações podem existir os dois tipos de atritos dinâmicos ao mesmo tempo.
No atrito de deslizamento, para iniciar movimento temos que ter uma força mínima maior que a força de atrito de destaque, mas para manter este mesmo corpo em movimento é preciso uma força menor que a força de atrito de destaque
Esta força menor é chamada de força de atrito dinâmico e tem as seguintes características:

- É menor que a força de atrito estático para as mesmas superfícies;
- É independente das áreas de contato;
- Para velocidades não muito altas é independentes da velocidade;
é proporcional à reação normal de apoio.

onde a μd o coeficiente de atrito dinâmico.

Um exemplo deste fenômeno é quando empurramos um carro, inicialmente em repouso. Primeiramente exercemos uma força grande até o carro iniciar movimento, mas depois exercemos uma força menor para mantê-lo em movimento.
Para um par de superfície de mesmo material, o coeficiente de atrito dinâmico é menor que o estático.
A força de atrito dinâmico varia com a velocidade. Para velocidades pequenas ela tem um valor constante.
Quando resolvemos exercícios que não especifica se o coeficiente de atrito é dinâmico ou estático, supomos que μd=μe .
O coeficiente de atrito permite saber se a superfície exerce pouca ou muita resistência ao movimento. Quanto maior o coeficiente de atrito, maior será a aspereza da superfície.


Atrito Viscoso

A força de resistência que aparece durante o movimento de um corpo em um fluido depende da forma do corpo, da sua velocidade em relação ao fluido e da viscosidade do fluido. Também entre duas superfícies em movimento relativo separadas por uma fina película contínua de fluido existe atrito viscoso. Nos dois casos, se o módulo da velocidade relativa é pequeno, o fluido se separa em camadas paralelas.
Para entender a origem da viscosidade e, portanto, da força de resistência, consideremos duas placas planas e paralelas, com um fluido contínuo entre elas.

Aplicando uma força F a uma das placas, ela é acelerada até atingir uma velocidade terminal v constante, cujo módulo é proporcional ao módulo da força aplicada.
O fluido entre as placas se separa em lâminas paralelas. A lâmina adjacente à placa móvel se move com ela, a lâmina seguinte se move com uma velocidade de módulo um pouco menor e assim por diante, até a lâmina adjacente à placa imóvel que, como ela, tem velocidade nula. A viscosidade vem da interação entre lâminas adjacentes.
Cada lâmina é puxada para trás por uma força devida à lâmina inferior e para frente, por uma força devida à lâmina superior.
Num gás, como as forças de coesão não são efetivas porque as moléculas estão longes umas das outras, a viscosidade vem da transferência de quantidade de movimento entre camadas adjacentes.
As moléculas que passam de uma camada a outra, que se move mais lentamente, transferem a ela uma quantidade de movimento maior do que a quantidade de movimento que as moléculas dessa camada transferem àquela ao cruzarem, em sentido contrário, a mesma fronteira. Assim, a velocidade da camada mais rápida diminui e a velocidade da camada mais lenta, aumenta, e a velocidade relativa diminui.
A viscosidade dos líquidos vem das forças de coesão entre moléculas relativamente juntas. Desta maneira, enquanto que nos gases a viscosidade cresce com o aumento da temperatura, nos líquidos ocorre o oposto já que, com o aumento da temperatura, aumenta a energia cinética média das moléculas, diminui o intervalo de tempo que as moléculas passam umas junto das outras e menos efetivas se tornam as forças intermoleculares.

O atrito é responsável também pela formação da camada limite em escoamentos viscosos dentro de tubulações. No contato tubulação X fluído a velocidade é zero devido ao atrito.