Forças de atrito

Em física, o atrito é a componente horizontal da força de contacto que actua sempre que dois corpos entram em choque e há tendência ao movimento. É gerada pela aspericidade dos corpos (vide figura "ilustrativa"). A força de atrito é sempre paralela às superfícies em interacção e contrária ao movimento relativo entre eles.

Apesar de sempre paralelo às superfícies em interacção, o atrito entre estas superfícies depende da força normal, a componente vertical da força de contato; quanto maior for a Força Normal maior será o atrito. Passar um dedo pelo tampo de uma mesa pode ser usado como exemplo prático: ao pressionar-se com força o dedo sobre o tampo, o atrito aumenta e é mais difícil manter o dedo se movendo pela superfície. Entretanto, ao contrário do que se poderia imaginar, mantidas as demais variáveis constantes, a força de atrito não depende da área de contato entre as superfícies, apenas da natureza destas superfícies e da força normal que tende a fazer uma superfície "penetrar" na outra.

O atrito resulta da interacção entre dois corpos:

Movimento e Repouso

O estado de movimento de um corpo define-se como sendo aquele em que o corpo altera a sua posição, relativamente a um referencial, ao longo do tempo.

Um corpo está em repouso quando a sua posição, relativamente a um referencial, permanece inalterado ao longo do tempo.

O estado de movimento ou de repouso dependo do referencial que é usado, sendo por isso um estado relativo. Um corpo pode estar em repouso, relativamente a um referencial, e ao mesmo tempo em movimento, relativamente a outro referencial.

Um dos exemplos mais comuns é utilizar diferentes referenciais num autocarro em andamento, com vários passageiros no seu interior. Se utilizarmos como referencial do movimento o condutor do autocarro, todos os passageiros que vão sentados no seu interior estão em repouso relativamente a ele. Se utilizarmos como referencial uma pessoa parada no passeio, todos os passageiros estão em movimento relativamente a essa pessoa.

Forças

Em física clássica, a força (F) é aquilo que pode alterar (num mesmo referencial assumido inercial) o estado de repouso ou de movimento de um corpo, ou de deformá-lo. Esta definição não pode ser desvinculada da Terceira Lei de Newton (que "afirma" que a força é a expressão física para a interacção entre dois entes físicos [ou entre duas partes de um mesmo ente], definindo então a direcção, o sentido e a igualdade dos módulos das forças de um par acção-reacção), e da Segunda Lei de Newton (que define o módulo da força baseando-se na definição de aceleração e do quilograma-padrão [massa]). Pode-se definir força, sucintamente, como a causa de qualquer modificação no estado de um corpo, podendo causar sua deformação ou alteração do estado de movimento, tirando o corpo do repouso ou do movimento rectilíneo uniforme. A força também pode causar deformação e movimento de uma só vez.

Detectamos uma força através de seus efeitos e suas consequências. Estes podem ser: a variação no módulo da velocidade do corpo (por exemplo, quando se dá um chute numa bola que se encontrava em repouso); uma alteração na direcção e sentido do movimento do corpo (no Movimento Circular Uniforme ou no "efeito" no voo de uma bola); ou pode haver uma deformação no corpo em que é aplicada a força (e.g. a deformação momentânea da bola quando é chutada).

Um site com um applet interessante sobre o resultante de forças:
http://www.walter-fendt.de/ph14br/resultant_br.htm

Movimento Uniforme

Diz-se que o movimento de um ponto é uniforme em relação a um referencial S, quando nesse mesmo referencial o ponto se move com velocidade constante ou, equivalentemente, se a sua aceleração é nula.

A função horária do movimento uniforme é uma função do 1º grau em t. S=S0+v*t, v é diferente de zero. Então, de acordo com um referencial:

Se v > 0 temos MU PROGRESSIVO

Se v < 0 temos MU RETRÓGRADO ou REGRESSIVO

Alguns exemplos de movimento quase uniforme (existem variações de velocidade quase imperceptíveis) podem ser: uma gota de água descendo por um tubo cheio de óleo, uma escada rolante,um carrossel, um aro descendo por uma haste metálica ou uma viagem interplanetária (que é o único movimento constante que o homem consegue produzir). Além destes, existem outros movimentos constantes mesmo, como a velocidade da luz e da gravidade.

A propriedade principal dos movimentos uniformes é que estes varrem espaços iguais em tempos iguais.

Como caracterizar o Vector Deslocamento?

Para caracterizar um vector devemos indicar:

Ponto de Aplicação (ponto onde o vector começa);
Direcção (pode ser Horizontal, vertical, ...);
Sentido (da esquerda para a direita, de baixo para cima, de Norte para Sul, ...);
Intensidade ou valor (corresponde ao tamanho do vector).

Como calcular o deslocamento de um corpo?
Para calcular o deslocamento de um corpo, procede-se à diferença entre a posição final do corpo e a posição inicial:

Deslocamento = Posição Final - Posição Inicial

Habitualmente representa-se:
Deslocamento por ΔX (onde o símbolo Δ - delta - representa variação e X representa posição. Lê-se portanto variação de posição ou deslocamento);
Posição final por Xf (X de posição e f de final);
Posição inicial por Xi (X de posição e i de inicial).
Simplifica-se então a escrita da expressão indicada acima da seguinte forma:
ΔX = Xf - Xi

Como utilizar a expressão para o cálculo do Deslocamento?
Utilizemos novamente o exemplo anterior, mas desta vez vamos acrescentar uma recta real à figura:


A posição final (Xf) corresponde ao ponto B, que se encontra na posição 30 Km.

A posição inicial (Xi) corresponde ao ponto A, que se encontra na posição 0 Km.

Então:
ΔX = Xf - Xi
ΔX = 30 - 0 ↔ ΔX = 30 Km

Distância Percorrida e Deslocamento de um corpo

Distância Percorrida e Deslocamento são dois conceitos bastante diferentes. Vamos distingui-los:

Distância Percorrida
A Distância Percorrida por um corpo ao longo do seu movimento é a medida da linha de trajectória do corpo. Imagina que consegues "esticar" a linha de trajectória do corpo e medir essa mesma linha. A medida obtida corresponde ao valor da Distância Percorrida pelo corpo.

Considera um automóvel que se move desde o prédio A até à casa B, segundo a trajectória representada na figura. Antes de iniciar o movimento, o automobilista colocou o "conta-quilómetros" do automóvel a "zero".



Deslocamento de um corpo
O Deslocamento de um corpo é determinado medindo em linha recta a diferença entre o ponto de partida e o ponto de chegada.

Voltando ao exemplo anterior, o ponto de partida do automóvel é o ponto A, enquanto o ponto de chegada é o ponto B. O Deslocamento efectuado pelo corpo é a medida em linha recta da diferença entre estes dois pontos.



Assim, e observando a figura, apesar de o automóvel ter percorrido uma Distância de 50 Km, o seu Deslocamento é apenas de 30 Km. Deslocou-se apenas 30 Km face à posição inicial.

Para determinar o Deslocamento de um corpo, não precisamos saber qual a trajectória do corpo, nem precisamos saber por onde o corpo passou. Basta saber de onde partiu e onde chegou.

A Unidade de Sistema Internacional para o Deslocamento também é o metro (m), embora seja comum apresentar o resultado em Quilómetros (Km).

O Deslocamento é uma grandeza vectorial, isto é, representa-se por meio de um vector.
Este vector parte do ponto onde se dá início ao movimento e termina no ponto onde acaba o movimento.
Neste caso, o vector começa no ponto A (onde começa o movimento), e termina no ponto B (onde termina o movimento).

A Relatividade do Movimento

Quando um corpo muda de posição em relação à vizinhança, dizemos que ele se move.
Aqui existem duas ideias independentes.
A ideia de mudança: quando um corpo se move, o Universo muda de alguma forma, isto é, ele não é mais o que era antes.
E a ideia de sistema de referência: dizer que um corpo se move significa dizer que se pode verificar os lugares que ele ocupa em relação a outro corpo ou sistema de corpos. Ao sistema de eixos coordenados fixado nesse corpo ou sistema de corpos chamamos de sistema de referência ou referencial.
Para o movimento em uma dimensão, o sistema de referência pode ser uma recta infinita com um ponto fixo a partir do qual se estabelecem as posições.
Para um movimento plano, o sistema de referência pode ser um plano infinito com dois eixos perpendiculares entre si e fixos, com as posições sendo dadas por pares de números.
E assim por diante.



Exemplo

Um avião voa horizontalmente e dele se desprende uma peça, que cai ao solo.
Para o piloto, a peça cai segundo uma linha reta vertical. Para uma pessoa em terra, a peça cai segundo uma parábola.
O mesmo movimento aparece de modo diferente para os dois observadores.
Por isso se diz que movimento é relativo ao sistema de referência.