Dúvida sobre o rolamento relativo ao coeficiente de atrito estático

26 de fevereiro, 2018 às 11:23 | Postado em Atrito, Dinâmica da rotação, Mecânica

Olá professor. Estava discutindo com um amigo sobre o porquê é  mais fácil empurrar algo colocando rodinhas. Parece uma pergunta simples, mas gostaria de saber qual a física por trás disso. Pensei da seguinte maneira: seja o corpo em questão uma caixa, ao aplicar uma força com o intuito de empurra-la o atrito é estático, até que a minha força vence esse atrito e então o corpo entra em movimento, e assim passa a agir o atrito dinâmico. Agora, ao colocar as rodinhas, estou aumentando a massa do corpo, então o atrito deveria aumentar, e foi aí que fiquei em dúvida. Pensei que seria porque, considerando um rolamento sem deslizamento, o atrito que age nas rodinhas vai ser sempre estático, mas o coeficiente de atrito estático não é maior que o dinâmico?

Desde já agradeço pela atenção

Vou fazer uma afirmação inicial sobre o coeficiente de atrito estático muito importante: ainda que conheçamos o valor da força normal entre as duas superfícies que se atritam, NÃO podemos calcular o valor da força de atrito estático que efetivamente está ocorrendo entre elas. O produto desse coeficiente pelo módulo da força normal resulta no valor máximo que a força de atrito estático pode assumir.

Assim sendo, o valor que a força de atrito estático assume em um contexto particular pode ser qualquer valor entre zero e o valor máximo obtido do produto supracitado. Ou seja, não basta o conhecimento da força normal e do coeficiente de atrito estático para se calcular o valor e a orientação da força de atrito estático.

O rolamento sem deslizamento com velocidade constante leva a força de atrito estático a valores muito pequenos  – ou nulo caso não houvesse deformação no corpo que rola e/ou na superfície de rolamento. Vide a discussão na postagem  Modelo usual para o rolamento sem deslizamento não explica a parada do corpo que rola.

É verdade que “o atrito que age nas rodinhas vai ser sempre estático” mas a força de atrito que efetivamente existe entre a roda e o pavimento pode ter valor muito menor do que o valor máximo da força de atrito estático. A força de atrito nas rodas livres de um automóvel (rodas que não são de tração) assume valores cerca de cem vezes menor do que o valor máximo possível para o atrito estático. Vide especialmente a seção 2 do artigo disponível no Research Gate.

Sugiro a leitura de outras postagens do CREF encontradas em Atrito e Rotação , especialmente Atrito nas rodas dos trens.

Vide também o artigo A física dos pneumáticos.

“Docendo discimus.” (Sêneca)