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quinta-feira, 8 de setembro de 2011

Freios da moto: Por que o freio da frente é mais "forte"?

Todos que andam de motocicleta sabem que o freio da frente é mais intenso, além de não derrapar em uma frenagem.

Mas a que se deve este fato?

A moto movimenta-se com uma velocidade que pode ser aplicada ao seu centro de massa, como mostra a figura.


O centro de massa o centro de toda a distribuição de massa de um corpo.

Quando a moto for freada ocorre uma inércia do seu centro de massa, mas, como a moto está em contato com o asfalto através das rodas, ela irá formar um eixo de giro, através do qual o "peso" será deslocado para a frente. Isto devido a inércia.


Dizemos que a moto sofre um torque, que é o equivalente a uma força de rotação.

O atrito da moto, que irá parará-la, depende do contato das rodas desta com o asfalto. Isto, pois a força de atrito (cinética ou estática) é numericamente igual ao produto do coeficiente de atrito, caracterizado entre os materiais em contato, e a força normal.

f = μN

A normal é uma força de contato perpendicular às superfícies em contato.

Com a tendência de giro da moto o contato da roda da frente com o asfalto aumenta muito mais do que o contato da roda de trás, ou seja, a força normal.

Assim sendo, frear com o freio dianteiro será mais efetivo, pois se conseguirá uma maior força de atrito entre o pneu e o asfalto, pois possui maior força normal na roda dianteira.

Também explica o porque a moto derrapa mais ao ser freada com o freio traseiro, pois teremos menos contato entre as superfícies, diminuindo a força de atrito.

quinta-feira, 26 de maio de 2011

Robô que escala paredes


Só achei um erro na reportagem:

A vantagem deste método em relação à sucção é que o objeto fica pairando sobre a superfície a uma distancia minúscula (25 μm), sem jamais tocar nela, permitindo que o robô ande livremente sem gerar atrito
.
Se não gera atrito, qual a força que sustenta o peso?!

Pois, ao escalarmos uma superfície vertical (parede) precisamos vencer a força peso com uma outra força orientada para cima, normalmente agarrando-se à superfície ou através de um atrito entre a superfície e o corpo (que também pode ser entendido como um "agarre" entre as superfícies).
Isto é o que chamamos de equilíbrio translacional, ou seja, para que algo tenha um equilíbrio de translação é necessário que as forças se anulem.

Então não há como eliminar o atrito.
Aliás, o atrito é aumentado devido ao princípio de Bernoulli.

O princípio de Bernoulli diz que quanto maior a velocidade menor a pressão (e vise-versa).
Assim, o robô é "apertado" contra a parede, pois na região abaixo dele tem uma menor pressão, então a pressão atmosférica empurra ele contra a parede, pois é maior.

Mas esta força é horizontal e para sustentar o peso, que é uma força vertical para baixo, preciso de uma força vertical para cima.

Esta força vertical para cima é o atrito.

O atrito depende dos materiais que estão em contato (coeficiente de atrito), mas também depende de uma força de contato entre a superfícies (normal).

Neste caso o princípio de Bernoulli aumenta a força de contato ente o robô e a superfície e, consequentemente, a força de atrito.

Aceito que a força de "sucção" até ajude a sustentar o peso, mas apenas para o equilíbrio de rotação. Pois o robô tenderia a girar ao cair. Isso a força de "sucção" pode auxiliar.
Mas mesmo assim, ele poderia cair deslizando pela parede, sem girar, e apenas o atrito conseguiria segurá-lo.

ARTIGO ORIGINAL:

terça-feira, 10 de maio de 2011

Atrito e tração de automóveis

O sentido da força de atrito sempre é uma questão intrigante e complicada.

Temos que o atrito tem sentido contrário à tentativa de deslizamento entre as superfícies em contato.
Digo tentativa, pois quando temos atrito estático não há deslizamento das superfícies, apenas uma tentativa, uma tendência.

Então, quando o atrito é cinético, ou seja, há deslizamento entre as superfícies em contato, a força de atrito tem sentido contrário ao sentido de movimento do corpo.

Mas quando o atrito é estático as coisas não são tão simples, pois podemos ter um atrito motor envolvido.

Vamos pensar em um automóvel.

Uma roda de tração motora empurra o chão para trás para que o carro se mova para a frente.


A tentativa de deslizamento é para trás, pois o pneu força o chão neste sentido, logo, o atrito é para frente. Chamamos este atrito que é na mesma direção de movimento de atrito motor.

Atrito motor é aquele que pode movimentar um corpo, como caminhar ou nas rodas de um automóvel que transmitem a força do motor.

Em uma roda sem tração a inércia tende a manter a roda parada e a roda tenta deslizar para frente, embora acabe por girar.

Seria equivalente se tivessemos um corpo que não pudesse girar livremente. Pois, por exemplo, quando empurramos um automóvel para frente, forçamos as rodas a se moverem para frente e é como se estivessemos forçando o pneu a deslizar sobre o asfalto para a frente, embora o pneu acabe girando.

Este é um atrito estático que atrapalha o movimento.
Não é um atrito motor.

Como ficaria então um carro com tração traseira, dianteira e nas 4 rodas em relação ao atrito entre o pneu e o asfalto?

No automóvel de tração traseira as rodas motoras são as traseiras (como sugere o nome) e as da frente são "arrastadas", então teríamos algo como a figura abaixo.
Em um automóvel com tração dianteira temos a situação contrária da anterior. Ou seja, as rodas dianteiras são as motoras e as traseiras são "arrastadas".
Já em um carro com tração nas 4 rodas todas são motoras.

Quando digo "arrastadas", entre aspas, é porque não é atrito cinético. Logo, não há deslizamento entre as superfícies.

Vantagens e desvantagens dos tipos de tração:

- Uma tração traseira é melhor frente a uma dianteira em relação a força transmitida ao asfalto. Isto, pois quando aceleramos um automóvel tende a deslocar o seu peso para a parte traseira, devido à inércia, aumentando a força de atrito com o chão na roda motora.

- Uma tração dianteira é melhor frente a uma traseira em relação a estabilidade. Pois, quando o automóvel perder o atrito estático com o chão, entrando em um atrito cinético, ao transmitirmos uma força na parte dianteira do veículo, este puxará o restante do veículo, alinhando na direção de movimento. Caso contrário, se a força fosse aplicada atrás, empurraríamos o automóvel e se a dianteira não estivesse em um atrito estático com o asfalto o carro tenderia a seguir na direção em que aponta a dianteira e não a do eixo traseiro, o qual está sendo aplicada a força.

- A tração nas 4 rodas busca equilibrar os dois efeitos discutidos acima.

domingo, 17 de abril de 2011

Atrito: quem irá parar antes?

Dois carros, um mais pesado (ou mais massivo) que o outro, estão em movimento com a mesma velocidade e freiam.

Quem irá parar antes?
O mais pesado ou o menos pesado?

Esta dúvida surgiu em uma aula de física, sendo formulada por um aluno.

A força de atrito depende do peso, pois

f = μN

Onde:
f - força de atrito (no caso o atrito estático máximo ou o cinético);
μ - coeficiente de atrito (depende dos materiais em contato);
N - força normal à superfície de contato.

A força normal depende do peso, sendo que quando o corpo, no caso o carro, estiver na horizontal o atrito será igual ao peso.

O peso é igual a massa multiplicada pela gravidade.

Sendo assim, se os carros estiverem em uma superfície horizontal, podemos dizer que:

f = μP

Trocando a força normal à superfície pelo peso.

Logo, a força de atrito será maior quanto maior for o peso do corpo, no caso o carro.

A questão é quem irá parar antes.

Pela segunda lei de Newton, temos que:

Fr = ma

No caso a única força é o atrito, logo ele é a força resultante, então temos que:

f = ma

ou,

μP = ma

Substituindo o peso pelo produto da massa pela gravidade:

μ(mg) = ma

A massa aparece de ambos os lados da equação, podendo ser cancelada:

μg = a

Concluímos que a massa dos carros não importa, logo, eles irão parar ao mesmo tempo, pois terão o mesmo valor de aceleração.