Calculadora de força e coeficiente de atrito

Como calcular a força de atrito?

Quando duas superfícies são pressionadas entre si, a força que resiste ao deslizamento é proporcional à força normal: F = μ × N. Aqui μ é o coeficiente de atrito e N é a força que pressiona perpendicularmente à superfície. Para objeto em superfície horizontal, N = m × g. Em rampa, N = m × g × cos θ.

Atrito estático e cinético

Iniciar o movimento é mais difícil que manter o deslizamento, por isso existem dois coeficientes: estático (μ_s) e cinético (μ_k). Enquanto o objeto está parado, o atrito estático acompanha a força aplicada até o máximo de μ_s × N. Quando o deslizamento começa, a força cai para μ_k × N.

Como medir o coeficiente?

Há duas formas simples. Puxe o objeto sobre superfície horizontal com dinamômetro: μ = F / N. Ou incline lentamente a superfície. O ângulo em que o objeto começa a deslizar fornece o coeficiente estático: μ_s = tan θ.

Exemplo

Uma caixa de 50 kg repousa em piso horizontal com coeficiente 0,3. A força normal é 50 × 9,80665 = 490,3 N e a força de atrito é 0,3 × 490,3 = 147,1 N. Em rampa de 30 graus, a força normal é reduzida por cos 30°.

Limites

O coeficiente pertence ao par de superfícies, não a um único material, e pode variar várias vezes conforme limpeza, rugosidade, óleo e umidade. Os valores listados são aproximações de livro didático. Para freios, embreagens, juntas apertadas e aplicações semelhantes, use dados do fabricante ou medições.

Obter o coeficiente com forças medidas

Em uma medição de exemplo, considere força normal de 300 N e força medida durante o deslizamento de 90 N. A aba para encontrar o coeficiente fornece μ = 90 / 300 = 0,3. Mantendo as mesmas condições superficiais e o mesmo tipo de atrito, uma força normal de 500 N fornece F = 0,3 × 500 = 150 N. O coeficiente não veio de uma tabela de materiais, mas da razão entre forças do exemplo. Em uma medição real, informe se usa o pico no início do movimento ou a força durante o deslizamento.

A força de tração medida deve ser paralela à superfície. Uma tração inclinada pode modificar a força normal. Não transfira diretamente o coeficiente para outra lubrificação, velocidade ou condição superficial. Registre as condições junto ao resultado. Este modelo de deslizamento não determina sozinho resistência ao rolamento ou aquecimento de um freio.