Como aumentar o atrito

Você já se perguntou por que suas mãos ficam quentes quando você as esfrega rapidamente ou por que esfregar dois gravetos pode eventualmente iniciar um incêndio? A resposta é atrito! Quando duas superfícies esfregam uma na outra, elas resistem naturalmente ao movimento uma da outra em um nível microscópico. Essa resistência pode causar a liberação de energia na forma de calor, aquecendo suas mãos, acendendo uma fogueira e assim por diante. Quanto maior o atrito, mais energia é liberada, portanto, saber como aumentar o atrito entre as partes móveis em um sistema mecânico pode permitir a geração de muito calor!

Passos

Método 1 de 2: Criando uma superfície mais frictiva

1. 1 Crie um ponto de contato mais “áspero” ou mais adesivo. Quando dois materiais deslizam ou esfregam um no outro, três coisas podem acontecer: pequenos recantos, fendas e irregularidades nas superfícies podem se prender; uma ou ambas as superfícies podem deformar em resposta ao movimento; e, finalmente, os átomos dentro de cada superfície podem interagir uns com os outros. Para fins práticos, todos esses três efeitos fazem a mesma coisa: geram atrito. Pegar superfícies que são abrasivas (como lixa), deformam quando pressionadas (como borracha) ou têm interações adesivas com outras superfícies (como cola pegajosa etc.) é uma maneira direta de aumentar o atrito.
   • Livros didáticos de engenharia e recursos semelhantes podem ser ótimas ferramentas ao escolher quais materiais usar para gerar alta fricção. A maioria dos materiais de construção padrão tem 'coeficientes de atrito' conhecidos - isto é, medidas de quanto atrito eles geram com outras superfícies. Coeficientes de atrito deslizantes para apenas alguns materiais comuns estão listados abaixo (coeficientes mais altos indicam maior atrito):
   • Alumínio sobre alumínio: 0,34
   • Madeira sobre madeira: 0,129
   • Concreto seco sobre borracha: 0,6-0,85
   • Concreto úmido sobre borracha: 0,45-0,75
   • Gelo no gelo: 0,01
2. 2 Pressione as duas superfícies com mais força. Um princípio fundamental da física básica é que o atrito que um objeto experimenta é proporcional à sua força normal (para nossos propósitos, essa é basicamente a força com a qual ele pressiona o objeto contra o qual está deslizando). Isso significa que o atrito entre duas superfícies pode ser aumentado se as superfícies forem pressionadas uma na outra com maior força.
   • Se você já usou um conjunto de freios a disco (por exemplo, em um carro ou bicicleta), observou esse princípio em ação. Nesse caso, pressionar os freios de um carro empurra um conjunto de pastilhas geradoras de fricção em discos de metal presos às rodas. Quanto mais forte os freios são acionados, mais forte as pastilhas são pressionadas contra os discos e mais atrito é gerado. Isso pode parar o veículo rapidamente, mas também pode liberar muito calor, razão pela qual um conjunto de freios geralmente fica muito quente após uma frenagem forte. Em uma bicicleta, as pastilhas de freio pressionam a estrutura de metal do pneu para impedi-los de girar.
3. 3 Pare qualquer movimento relativo. Ou seja, se uma superfície está em movimento em relação a outra, pare. Até agora, nos concentramos em cinética (ou 'deslizamento') fricção - a fricção que ocorre entre dois objetos ou superfícies quando eles esfregam um contra o outro. Na verdade, esse atrito é diferente de estático atrito - o atrito que ocorre quando um objeto começa a se mover contra outro. Essencialmente, o atrito entre dois objetos é maior quando eles começam a se mover um contra o outro. Uma vez que eles já estão em movimento, o atrito diminui. Esta é uma das razões pelas quais é mais difícil começar a empurrar um objeto pesado do que mantê-lo em movimento.
   • Experimente este experimento simples para observar a diferença entre o atrito estático e cinético: coloque uma cadeira ou outro móvel em um piso liso de sua casa (não um tapete ou carpete). Certifique-se de que a mobília não tenha 'almofadas' de proteção ou qualquer outro tipo de material na parte inferior que possa facilitar o deslizamento pelo chão. Tente empurrar a mobília somente forte o suficiente para que comece a se mover. Você deve notar que assim que a mobília começa a se mover, ela se torna um pouco mais fácil de empurrar. Isso ocorre porque o atrito cinético entre o móvel e o piso é menor que o atrito estático.
4. 4 Remova a lubrificação entre as duas superfícies. Lubrificantes como óleo, graxa, vaselina e assim por diante podem reduzir muito o atrito entre dois objetos ou superfícies. Isso ocorre porque o atrito entre dois sólidos é geralmente muito maior do que o atrito entre esses sólidos e o líquido entre eles. Para aumentar o atrito, tente remover qualquer lubrificante da equação, usando apenas peças 'secas' e não lubrificadas para gerar atrito.
   • Para ver o potencial de redução do atrito dos lubrificantes, tente este experimento simples: esfregue as mãos como se estivessem frias e você deseja aquecê-las. Você deve notar imediatamente que eles esquentam com o atrito. Em seguida, coloque uma boa quantidade de loção nas palmas das mãos e tente a mesma coisa. Não só deve ser mais fácil esfregar as mãos uma na outra rapidamente, mas também deve notar muito menos calor.
5. 5 Remova as rodas ou rolamentos para criar fricção deslizante. Rodas, rolamentos e outros objetos 'rolantes' experimentam um tipo especial de atrito chamado atrito rolante. Esse atrito é quase sempre muito menor do que o atrito gerado pelo simples deslizamento de um objeto equivalente ao longo do solo. - É por isso que esses objetos tendem a rolar, em vez de deslizar no solo. Para aumentar o atrito em um sistema mecânico, experimente remover rodas, rolamentos e assim por diante, de forma que as peças esfreguem umas nas outras em vez de rolarem umas nas outras.
   • Por exemplo, considere a diferença entre puxar um peso pesado ao longo do solo em um vagão e puxar um peso semelhante em um trenó. Uma carroça tem rodas, então é mais fácil de puxar do que um trenó, que se arrasta contra o solo, gerando muito atrito de deslizamento.
6. 6 Aumente a viscosidade do fluido. Objetos sólidos não são as únicas coisas que podem gerar atrito. Fluidos (líquidos e gases como água e ar, respectivamente) também podem gerar atrito. A quantidade de atrito que um fluido gera ao passar contra um sólido depende de vários fatores. Uma das mais fáceis de controlar é a viscosidade do fluido - isto é, o que é comumente chamado de 'espessura'. Geralmente, os fluidos altamente viscosos (aqueles que são 'espessos', 'pegajosos', etc.) geram mais fricção do que os fluidos menos viscosos (aqueles que são 'lisos' e 'líquidos').
   • Por exemplo, considere a diferença no esforço que você pode sentir ao soprar água com um canudo e ao soprar mel com um canudo. A água, que não é muito viscosa, é muito fácil de sugar e soprar de um canudo. O mel, por outro lado, é um pouco mais difícil de mover por um canudo. Isso ocorre porque a alta viscosidade do mel gera muito atrito resistivo quando é forçado através de um tubo estreito como um canudo.
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Método 2 de 2: Aumento do arrasto de fluido

1. 1 Aumente a viscosidade do fluido. O meio através do qual um objeto se move exerce uma força nas superfícies do objeto que, em conjunto, constituem a força de atrito que atua sobre o objeto. Quanto mais denso é um fluido (mais viscoso), mais lentamente um objeto sob o efeito de uma determinada força se moverá através do fluido. Por exemplo, uma bola de gude cairá mais rapidamente no ar do que na água e na água mais rapidamente do que o melaço.
   • A viscosidade da maioria dos fluidos pode ser aumentada diminuindo a temperatura do fluido. Por exemplo, uma bola de gude cai mais lentamente através do melaço frio do que o melaço em temperatura ambiente.
2. 2 Aumente a área exposta ao ar. Conforme observado acima, fluidos como água e ar podem gerar atrito à medida que se movem contra objetos sólidos. A força de atrito que um objeto experimenta conforme se move através de um fluido é chamada de arrasto (isso às vezes é referido como 'resistência do ar', 'resistência à água', etc.) Uma das propriedades do arrasto é que objetos com perfis maiores, ou superfície, para o fluido à medida que se movem através dele - têm maior resistência. O fluido tem mais espaço total para empurrar, aumentando a fricção no objeto conforme ele se move através dele.
   • Por exemplo, digamos que uma pedra e uma folha de papel pesem um grama. Se soltarmos os dois ao mesmo tempo, a pedra cairá direto no chão, enquanto o papel lentamente cairá no chão. Este é o princípio do arrasto em ação - o ar empurra a face grande e larga do papel, produzindo arrasto e fazendo com que ele passe pelo ar muito mais lentamente do que o seixo, que tem uma área de seção transversal relativamente pequena.
3. 3 Use uma forma com um coeficiente de arrasto maior. Embora a área da seção transversal de um objeto seja uma boa geral indicação de quão grande será seu arrasto, na verdade, os cálculos de arrasto são um pouco mais complicados. Diferentes formas interagem com os fluidos de maneiras diferentes conforme eles passam por eles - isso significa que algumas formas (por exemplo, placas planas) podem ter uma resistência maior do que formas diferentes (por exemplo, esferas) feitas da mesma quantidade de material. Uma vez que a quantidade que mede a quantidade relativa de arrasto que uma forma causa é chamada de 'coeficiente de arrasto', as formas com grandes arrasta são consideradas grandes coeficientes de arrasto.
   • Por exemplo, considere uma asa de avião. A forma de uma asa de avião típica é chamada de aerofólio . Essa forma, que é lisa, estreita, arredondada e elegante, passa facilmente pelo ar. Tem um coeficiente de arrasto muito baixo - 0,45. Por outro lado, imagine se um avião tivesse asas em formato de prisma de arestas afiadas, quadradas. Essas asas gerariam muito mais atrito porque não passariam sem grande resistência. Na verdade, os prismas têm um coeficiente de arrasto mais alto do que os aerofólios - cerca de 1,14.
   • Objetos com 'fluxos corporais' maiores e mais quadrados geralmente geram mais resistência do que outros objetos. Por outro lado, os objetos com fluxos corporais aerodinâmicos são estreitos, têm bordas arredondadas e geralmente se afilam em direção à parte de trás do objeto - como o corpo de um peixe.
4. 4 Use um material menos permeável. Alguns tipos de materiais são permeáveis ​​a fluidos. Em outras palavras, eles têm orifícios por onde o fluido pode passar. Isso efetivamente reduz a área do objeto que o fluido é capaz de empurrar, diminuindo a força de arrasto. Essa propriedade é verdadeira mesmo se os orifícios forem microscópicos - desde que os orifícios sejam grandes o suficiente para permitir que parte do fluido passe pelo objeto, o arrasto será reduzido. É por isso que os pára-quedas, que são projetados para criar muito arrasto para diminuir a velocidade de queda do usuário, são feitos de seda forte e leve ou náilon, e não de gaze ou filtros de café.
   • Para obter um exemplo dessa propriedade em ação, considere o fato de que uma raquete de pingue-pongue pode ser girada mais rápido se alguns orifícios forem feitos nela. Os orifícios permitem que o ar passe conforme o remo é balançado, reduzindo bastante o arrasto e permitindo que o remo se mova mais rápido.
5. 5 Aumente a velocidade do objeto. Finalmente, não importa a forma de um objeto ou quão permeável é o material de que é feito, o arrasto que ele cria sempre aumentará à medida que avança mais rápido. Quanto mais rápido um objeto vai, mais fluido ele precisa se mover e, portanto, maior o arrasto que experimenta. Objetos que se movem em velocidades muito altas podem sofrer um atrito muito alto devido ao arrasto, então esses objetos geralmente devem ser muito aerodinâmicos ou eles irão se desfazer com a força do arrasto.
   • Por exemplo, considere o Lockheed SR-71 'Blackbird', um avião espião experimental construído durante a guerra fria. O Blackbird, que poderia voar a velocidades superiores a mach 3.2, experimentou forças de arrasto extremas nessas altas velocidades, apesar de seu design aerodinâmico - extremo o suficiente, na verdade, para que a fuselagem de metal do avião realmente se expandisse com o calor gerado pelo fricção do ar em pleno vôo.
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Comunidade Q&A

• Pergunta: Existe algum material que tenha mais fricção do que outros?Bess Ruff, MA
  A cientista ambiental Bess Ruff é estudante de doutorado em geografia na Florida State University. Ela recebeu seu mestrado em Ciência e Gestão Ambiental pela Universidade da Califórnia, Santa Bárbara, em 2016. Ela conduziu pesquisas para projetos de planejamento espacial marinho no Caribe e forneceu apoio de pesquisa como bolsista de graduação para o Grupo de Pesca Sustentável.Bess Ruff, MAResposta do especialista do cientista ambiental Uma boa maneira de ter uma ideia melhor de quais materiais têm mais atrito do que outros é consultar uma tabela contendo coeficientes de atrito para materiais comuns. Como alternativa, você pode pensar em dois materiais e pesquisar na Internet seus coeficientes de atrito para ver qual deles tem maior potencial de atrito.
• Pergunta Como a velocidade aumenta o atrito? Quanto mais rápido um objeto vai, mais matéria (gás ou líquido) ele precisa se mover e, portanto, maior é o arrasto que experimenta.
• Pergunta Quais são os três métodos para aumentar o atrito? Os três métodos para aumentar o atrito são: 1.) Aplicando mais força ao objeto, 2.) Aumentando a massa do objeto que está causando o atrito e 3.) Criando um ponto de contato mais áspero.
• Pergunta O que aumenta o atrito? Mais grão em uma superfície normalmente aumenta o atrito. É por isso que as pessoas se certificam de que os barcos e aviões sejam o mais homogêneos possível.
• Pergunta Como reduzo as forças de atrito? Por polimento e / ou uso de lubrificantes /
• Pergunta Quais são as duas superfícies que aumentariam o atrito? A lixa e a pedra áspera aumentariam o atrito. Geralmente, há mais fricção quando a superfície é áspera em vez de lisa.
• Pergunta Como posso aumentar a quantidade de força que está sendo usada? Jonathan Ogutu Para aumentar a quantidade de força que está sendo usada, simplesmente aumente a quantidade de pressão aplicada ao interagir com o corpo.
• Pergunta O que é 'frictivo?' Não está no dicionário. Michael Wang Frictivo, de acordo com o Wikcionário, significa 'de, relacionado a, ou causado por atrito.'
• Pergunta Um piso liso e polido aumenta a fricção? Não, não ajuda, mas ajudará a diminuir o atrito, tornando a superfície áspera mais lisa. As superfícies ásperas aumentam o atrito enquanto as superfícies lisas o diminuem.
• Pergunta Quais são os métodos para diminuir o atrito? Para diminuir o atrito, você pode tornar a superfície mais lisa, tornar os objetos mais aerodinâmicos ou reduzir as forças que atuam nas superfícies.