Física - Entenda a força de atrito
*Paulo Augusto Bisquolo
Entenda a força de atrito
Objetivos
1) Mostrar o que causa a força de atrito e como ela se manifesta;
2) Apresentar os conceitos de atrito estático, atrito de destaque e atrito cinético.
Ponto de partida
Inicie pela leitura do texto Força de Atrito, do Educação.
Estratégias
1) Introduzir o conceito de força de atrito e mostrar aos alunos que ela é uma das forças mais comuns do nosso cotidiano. Mostre também que, no momento da aula, eles estão sujeitos a alguma força de atrito.
2) Explique que a força de atrito é fruto das irregularidades entre as duas superfícies de contato e que ela só surge quando há uma tendência do escorregamento do corpo. Assinale o fato importante de que a força de atrito é sempre de oposição à tendência do escorregamento.
3) Apresente o conceito de atrito estático. Mostre de maneira clara que ele se manifesta quando há a tendência de escorregamento sem o movimento do corpo em questão. Mostre também que é uma força de módulo variável e igual ao módulo da força motriz que tenta colocar o corpo em movimento.
4) Como gancho do item anterior, deixe claro que, apesar do módulo da força de atrito estático acompanhar o módulo da força motriz, existe um valor máximo para a força de atrito estático. Se a força de atritto estático for superada, o corpo em estudo entrará em movimento. Mostre que essa força é conhecida como "atrito de destaque" e é determinada pela relação:
5) Apresente o conceito de atrito cinético e de ênfase ao fato de ele que ocorre quando o atrito de destaque é superado, ou seja, acontece quando o corpo está em movimento. Assinale também que o atrito cinético tem módulo constante: mesmo que ocorram variações na força motriz, depois que o corpo entra em movimento a força de atrito cinético permanece com o seu módulo constante. Mostre a fórmula para o cálculo do atrito cinético.
6) Deixe claro que a força de atrito de destaque é maior que a força de atrito cinético, pois normalmente o coeficiente de atrito estático é maior que o cinético.
7) Se possível, mostre o gráfico da força de atrito em função da força aplicada.
Atividades
Determine o coeficiente de atrito estático utilizando um plano inclinado. Para a atividade sugerida, o professor deverá dividir a sala em grupos e cada um deles deverá ter uma tábua de madeira limpa, com superfície regular e fina, uma caixa de fósforos e uma régua de 30 cm.
1) Peça para os alunos colocarem a caixa de fósforos sobre a tábua. Depois, oriente-os a inclinar a tábua de maneira gradual até que a caixa entre em movimento. Aproveite e mostre para os alunos que, apesar da tabua estar inclinada, a caixa não entra em movimento de maneira imediata, pois existe atrito entre a caixa e a tábua. Mostre que esse atrito é estático e ele aumenta o seu módulo com o aumento da inclinação da tábua.
2) No instante em que a caixa entra em movimento, o aluno que está inclinando a tábua deverá permanecer parado e outro integrante do grupo deverá medir a base e a altura da tábua.
3) Para a determinação do coeficiente de atrito estático, deverá se calcular a tangente do ângulo de inclinação da figura, dividindo a altura do plano pela sua base.
4) Peça aos alunos para repetirem esse procedimento várias vezes e depois compararem os resultados obtidos em cada medida. Se o experimento for feito de maneira correta, os resultados serão próximos, provando que o coeficiente de atrito estático é constante para as duas superfícies em contato.
Sugestões e dicas
Use exemplos cotidianos para mostrar a existência da força de atrito: mostre que o simples fato de caminhar seria uma tarefa impossível de se realizar sem a existência da força de atrito.
Comente que a existência de uma superfície perfeitamente lisa - muito comum nos exercícios presentes nos livros didáticos - é muito fora dos padrões reais do nosso dia-a-dia.
Para exemplificar a força de atrito estático fale sobre casos de objetos pesados: quando tentamos movê-los, não conseguimos, pois há o impedimento do atrito. Se tiver algum objeto pesado na sala de aula, use-o como exemplo.
Se a turma já teve como matéria dada o estudo do plano inclinado, vale à pena demonstrar porque o coeficiente de atrito estático é determinado pela razão entre a altura e a base do plano inclinado.