Atrito

Conceito de Atrito:

Principal componente do desgaste mecânico define-se como a força de resistência ao movimento de um corpo que desliza sobre outro e depende da natureza do material das peças em contato. É representado pela letra grega u (mu).

De uma forma mais completa, o atrito é um estado de aspereza ou rugosidade entre dois sólidos em contato, que permite uma troca de forças em uma direção tangencial a região de contato entre os sólidos.

O fato de existir atrito entre dois sólidos não implica, necessariamente, a existência de uma força de atrito entre eles.

O sentido da força de atrito é sempre contrário ao deslizamento ou a tendência de deslizamento entre sólidos em contato.

De acordo com a 3ª lei de Newton (Ação e Reação), os sólidos A e B trocam entre si forças de atrito, existe uma força de atrito que A aplica em B e B em A. Tais forças de atrito são opostas (têm mesma intensidades), mesma direção e sentidos opostos.

As forças de atrito trocadas entre A e B (F e f) nunca se equilibram porque estão aplicadas em corpos distintos.

A força de Atrito:

1. é diretamente proporcional a carga;

2. é independente da área de contato;

3. varia de acordo com a natureza das superfícies;

4. não afeta a velocidade do deslizamento.

O atrito é regido pelas seguintes leis:

1ª Lei – A força de atrito independe da área de contato.

A explicação para esta lei, é que, a área de contato da superfície ainda que contenha um acabamento polido, possui uma camada de rugosidade que não é perceptível ao olho, porém, se aumentada a mais de 100 vezes, nota-se essa rugosidade e são as elevações destas minúsculas “montanhas” formadas na superfície que efetivamente vão manter contato entre as superfícies.

2ª Lei – O atrito é diretamente proporcional a carga aplicada.

Esta segunda lei evidencia ainda mais a primeira. Se nas condições da Ilustração 3, aplicarmos mais carga, haverá uma considerável deformação das peças, fazendo com que as rugosidades que não se tocavam, venham a se tocar, aumentando assim o atrito.

Considerando estas duas leis, conclui-se que o controle do desgaste das peças, leva em consideração a natureza deste desgaste. Para tanto, deve-se conhecer os principais fatos geradores de desgaste dos equipamentos mais comumente utilizados nas empresas.



Ilustração 3

O atrito além de ser uma força que oferece resistência ao movimento pode também ser uma força motriz. Como exemplo, coloca-se uma caixa em uma carroceria de um caminhão que começa a andar, esse por sua vez, fará com que o atrito da carroceria com a caixa, movimente a caixa.

O atrito depende e está vinculado ai estado de aspereza ou rugosidade de duas superfícies que estão em contato.

Tipos de atritos:

“O atrito pode estar nas fases, estática, cinética (dinâmica) e na fase de iminência de movimento”.

Atrito Estático:

É o coeficiente entre a força necessária para iniciar um movimento de um corpo considerando seu próprio peso.

A palavra “Estática” significa parada ou em repouso. Aplicando-se uma força “F”, na tentativa de movimentar um corpo, a força de atrito (Fat) existente no corpo que tangencia a superfície de contato, chamado de atrito, mantém o corpo em repouso porque ela no momento está sendo igualada a força “F”, o atrito também aumenta na mesma intensidade até chegar ao ponto máximo. Esse atrito estático no seu ponto máximo passa a ser chamado de “Atrito de Destaque” fazendo com que o corpo esteja na eminência de movimento.
Ora, para mover uma caixa, se for feita uma força igual ao atrito dinâmico, ela não sairá do lugar, pois as forças irão se anular. Então, conclui-se com isso que a força de atrito estático é maior que a de atrito dinâmico. Porém, na maioria dos casos, os seus valores são tão próximos que podem-se considerá-las aproximadamente iguais.

Exemplo de Atrito Estático:

Nos carros de corrida precisa-se de muita aceleração, tanto para diminuir quanto para aumentar a aceleração. No entanto quando se freia ou acelera o carro a uma troca de força de atrito entre o pneu e o solo.

Assim, o valor da aceleração fica limitado pela força de atrito máxima. A maior força de atrito ocorre na situação de máximo atrito estático, sem derrapamento, e é por isso que os projetistas fazem os pneus mais largos e com borrachas especiais, que tenham alto coeficiente de atrito com o asfalto.

Atrito Cinético ou Dinâmico:

É a força requerida para manter em deslizamento um determinado corpo com um determinado peso.

Ocorre quando uma força de atrito age em um corpo qualquer que está em movimento (cinemática ou dinâmica).

Para velocidades menores que 5 m/s, a força de atrito cinético é praticamente constante e dado por Fat = mc . N

Exemplo de Atrito Cinético ou Dinâmico:

Como já havia demonstrado no início deste trabalho, onde falamos sobre o homem primitivo e os antigos egípcios que tinham a grande dificuldade de transportar objetos grandes, devido ao atrito cinético entre o objeto e o solo que se opunha ao movimento além da provocação do aquecimento das superfícies.

A solução deles foi colocar roletes entre as superfícies para facilitar o movimento. Então um pequeno atrito estático já era o suficiente para girar o rolete não havendo mais o atrito cinético. Com isso, criaram a roda e os roletes se tornaram obsoletos não sendo mais usados, facilitando muito mais o transporte de blocos e colossos. Mas o rolete não ficou totalmente esquecido devido ao atrito do eixo com a roda, se usado o lubrificante o atrito cinético diminuiria, então se baseando no formato e funcionamento dos roletes, criaram as esferas. Como é um movimento circular, vai ter um pouco de atrito cinético, vai haver aquecimento por causa das irregularidades da superfície quando a roda girar.

Benefícios e Malefícios do atrito de uma forma geral:

Benefícios:

Se não fosse o atrito um carro não sairia do lugar porque os pneumáticos deslizariam sobre a superfície. Em uma superfície lamacenta ou com neve é preciso que haja correntes no pneu do carro para que o carro saia do lugar são as correntes que fazem com que o atrito aumente. Sem o atrito as correntes não poderiam mover as máquinas e os pregos não ficariam fixos na parede. Em uma lombada, um carro parado só não desliza porque existe atrito.

Malefícios:

O atrito é prejudicial no momento em que ele desgasta as superfícies que rolam uma sobre a outra, aumenta a força necessária para mover um corpo e produzir calor. Para estes malefícios do atrito fazem-se superfícies super planas e lisas, usa-se metais duros, o uso de lubrificantes entre as superfícies para que não haja tanto atrito e fiquem escorregadias e para que também não haja tanto desgaste das superfícies.