Uma bola de futebol pode ter sua velocidade aumentada graças ao atrito?

19 de abril, 2016 às 8:12 | Postado em Atrito, Dinâmica da rotação, Mecânica

Professor Lang, seria possível um jogador de futebol, por exemplo que receba uma bola, quando essa tocar ao chão sua velocidade de translação aumentar, caso a velocidade de rotação diminua? A força de atrito que faria essa transferência de movimento de rotação para movimento de translação? Desde já, obrigado.

A velocidade de translação de uma bola pode aumentar ao interagir com o solo por atrito!

Para tanto a bola deve estar girando de tal  forma que na região de contato com o solo haja deslizamento da superfície da bola no sentido contrário a da sua velocidade de translação. A condição cinemática para que tal ocorra é que a velocidade de um ponto na periferia da bola, na região de contato com o solo, tenha sentido contrário ao da velocidade de translação da bola (velocidade do centro de massa da bola) conforme indica a figura seguinte. Na situação indicada na figura a bola se translada para direita enquanto gira no sentido horário suficientemente rápida para que a velocidade na parte inferior da bola esteja orientada para a esquerda.

Se ocorrer o deslizamento da superfície da bola sobre o solo em sentido contrário ao sentido da velocidade de translação da bola (conforme se dá na situação da figura), haverá uma força de atrito cinética na bola no mesmo sentido da velocidade de translação e, portanto, a velocidade de translação aumenta enquanto a rotação da bola diminui. Desta forma a força de atrito cinético permite a transferência de parte da energia cinética de rotação da bola para a energia cinética de translação da bola.

Uma forma simples de verificar experimentalmente o efeito é tomar uma bola nas mãos imprimindo-lhe apenas um movimento de rotação segundo um eixo horizontal e, em seguida, deixá-la cair sobre um piso horizontal sem conferir à bola uma velocidade de translação paralela ao solo. Ao se chocar com  o solo a bola adquirirá uma velocidade de translação paralela ao solo.

Outras postagens sobre bola de futebol:

• NBA, força de Magnus e força de arrasto na bola
• Impacto da bola de futsal no alambrado
• Curva surpreendente de uma bola de futebol

“Docendo discimus.” (Sêneca)

Visualizações entre 27 de maio de 2013 e novembro de 2017: 1048.