Essa força pode ser vista muito facilmente em nosso cotidiano! Muitas vezes, é vista como algo negativo, em virtude de ser a causa do desgaste em peças de máquinas, do desgaste das solas dos sapatos e também por ser responsável pelo aumento do gasto de combustível nos carros. Porém, ela é muito importante! Se não houvesse o atrito, seria impossível realizar diversas tarefas simples do nosso cotidiano, como fazer um carro se movimentar ou simplesmente caminharmos.
Olha esse exemplo: o motor do carro tenta fazer as rodas girarem. Note na ilustração que, no contato com o solo, a borracha do pneu tenta deslizar sobre o asfalto fazendo uma força (F1) sobre o chão no sentido contrário ao movimento desejado para o carro!
É aqui que o atrito entra na história. Ele faz com que o asfalto não deixe o pneu deslizar. Isso é explicado pela Terceira Lei de Newton! Por meio da reação à força causada pelo pneu, o asfalto faz uma força (chamada força de atrito!) que atua no sentido contrário ao movimento do pneu, ou seja, no sentido do movimento desejado para o carro! É essa força que faz o carro andar para frente!
Apesar de o motor ser o responsável por fazer as rodas girarem, é a força de atrito entre os pneus e o chão que faz o carro andar para frente! Ora, se colocássemos o carro sobre uma superfície plana e lisa com água e sabão, estaríamos diminuindo o atrito. O motor poderia fazer as rodas girarem a toda velocidade, mas provavelmente o veículo não sairia do lugar! Portanto, acabamos de deduzir que a força de atrito é uma força de contato que se opõe ao deslizamento!
Vejamos outro exemplo: imagine que você precisa limpar o chão da cozinha embaixo da geladeira. Para isso, você precisa arrastá-la. O grande problema é que ela não tem rodinhas! Você vai precisar de muita força para fazer isso, vai ser um trabalho difícil. Pois, então, sabe quem é o culpado por isso? O atrito! Quando você empurrar a geladeira, um par de forças ação e reação vai surgir. A ação que você faz na geladeira e a reação da geladeira sobre você. Uma situação semelhante vai acontecer também com os pés de borracha da geladeira e o piso: o chão vai fazer uma força que se opõe ao movimento, de forma que a geladeira não sai do lugar. Isso devido a pequenas rugosidades, imperceptíveis aos nossos olhos, mas que existem entre as superfícies e que dificultam o movimento dos objetos.
Essa força pode ser dividida em duas forças distintas:
Força de Atrito Estático
Sabe quando você faz o máximo para empurrar uma caixa, mas ela não sai do lugar? Pois é, isso acontece porque existe uma força de atrito estático que está impedindo esse corpo de entrar em movimento. Em outras palavras, a força de atrito estático se iguala a força aplicada, cancelando-a e impedindo que o deslizamento aconteça. Essa equação representa exatamente isso:
Contudo, a força de atrito estático possui um limite, um valor máximo que ela consegue manter o corpo sem movimento. Se a força aplicada for maior que esse limite, a superfície não consegue segurar o objeto e ele começa a deslizar. Esse limite pode ser calculado usando a seguinte equação:
em que μe é o chamado coeficiente de atrito estático, um número
adimensional (sem unidades) que depende do material e do acabamento da superfície; N é a força normal que a superfície aplica no objeto, cujo conceito já vimos um pouco antes.
Força de Atrito Cinético
Mesmo quando o corpo já está finalmente deslizando sobre o outro, as imperfeições nas superfícies continuam gerando uma resistência ao movimento, só que menor do que antes. Por isso, para que consigamos manter o objeto deslizando, precisamos continuar empurrando ele! Essa nova resistência é chamada de força de atrito cinético e pode ser representada da seguinte forma:
em que μc é o coeficiente de atrito cinético, que sempre possui valor menor que o coeficiente de atrito estático máximo.
O Gráfico da Força de Atrito
Para entender melhor, vamos retomar o exemplo da geladeira! Se alguma vez você já passou por essa situação de precisar empurrar uma geladeira, certamente percebeu que a parte mais difícil é fazê-la se mexer. Mas então, você sabia que existe uma explicação física para isso? Sim! Isso tem relação direta com a força de atrito. Vou te explicar: a força que você precisa fazer para vencer o atrito estático dos pés da geladeira com o chão e conseguir fazê-la começar a se mover é maior do que a força necessária para manter ela em movimento. A partir do momento que você consegue fazer a geladeira começar a andar, fica mais fácil de empurrá-la!
Podemos representar exatamente o que foi descrito em um gráfico:
A linha laranja representa a força que precisamos fazer para mover a geladeira. Ao alcançarmos a força necessária para vencer o atrito estático e colocar o objeto em movimento (representada por FE), a força que precisamos fazer para continuar movimentando diminui!