Grade 11
  1. Mecânica  1.1. dinâmicas  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas e três dimensões  1.1.3. Deslocamento e Distância  1.1.4. Velocidade e Rapidez  1.1.5. Aceleração e desaceleração  1.1.6. Análise gráfica do movimento  1.1.7. Equações do movimento (derivações avançadas)  1.1.8. Queda livre e velocidade terminal  1.1.9. Movimento de projéteis  1.1.10. Velocidade relativa em uma e duas dimensões  1.1.11. Movimento de um carro em um plano inclinado  1.2. Dinâmica  1.2.1. As leis do movimento de Newton e suas aplicações  1.2.2. Inércia e a primeira lei de Newton  1.2.3. Força e tipos de força  1.2.4. Atrito estático e cinético  1.2.5. Movimento circular e aceleração centrípeta  1.2.6. Movimento circular não uniforme  1.2.7. Bancagem de estradas e curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservação do momento em uma e duas dimensões  1.2.10. Aplicações da Terceira Lei de Newton  1.3. Work, Energy and Power  1.3.1. Trabalho realizado por uma força constante e variável  1.3.2. Teorema trabalho-energia  1.3.3. Energia cinética e potencial  1.3.4. Energia potencial gravitacional e elástica  1.3.5. Conservação da energia mecânica  1.3.6. Poder e potência instantânea  1.3.7. Eficiência das máquinas  1.3.8. Trabalho realizado por forças conservativas e não conservativas  1.4. Movimento rotacional  1.4.1. Torque e aceleração angular  1.4.2. Equilíbrio rotacional  1.4.3. Momento de inércia e suas aplicações  1.4.4. Momento angular e sua conservação  1.4.5. Energia cinética de movimento de rotação e rotação  1.4.6. Teorema dos Eixos Paralelos e Perpendiculares  1.4.7. Dinâmica do movimento rotacional
  2. Gravitational force  2.1. Gravitação universal  2.1.1. Lei da gravitação universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional e potencial  2.1.3. Mudança na aceleração devido à gravidade  2.1.4. Leis do movimento planetário de Kepler  2.1.5. Mecânica orbital e satélites  2.1.6. Velocidade de escape e velocidade orbital  2.1.7. Ausência de peso e queda livre  2.1.8. Energia potencial gravitacional e energia em órbitas  2.1.9. Buracos negros e lente gravitacional
  3. Propriedades da matéria  3.1. Mecânica dos fluidos  3.1.1. Densidade e pressão em líquidos  3.1.2. A teoria de Pascal e aplicações  3.1.3. O Princípio de Arquimedes e a flutuação  3.1.4. A equação de Bernoulli e aplicações  3.1.5. Equação de continuidade e o efeito Venturi  3.1.6. Tensão superficial e capilaridade  3.1.7. Viscosidade e Lei de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds e turbulência  3.2. Elasticidade e deformação  3.2.1. Lei de Hooke e a relação tensão-deformação  3.2.2. Módulo de elasticidade e aplicações  3.2.3. Deformação e limite de escoamento de sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor e temperatura  4.1.1. Propriedades termométricas e escala de temperatura  4.1.2. Expansão térmica de sólidos, líquidos e gases  4.1.3. Sistema de transferência de calor  4.1.4. Capacidade calorífica específica e calorimetria  4.1.5. Calor latente e mudança de fase  4.2. Kinetic theory of gases  4.2.1. Modelo molecular dos gases  4.2.2. Explicação cinética da temperatura  4.2.3. Equação do Gás Ideal e Desvios  4.2.4. Caminho livre médio e distribuição de Maxwell-Boltzmann  4.3. Leis da Termodinâmica  4.3.1. Lei Zero e Equilíbrio Térmico  4.3.2. Primeira Lei e Energia Interna  4.3.3. A Segunda Lei e Entropia  4.3.4. Ciclo de Carnot e motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores e Bombas de Calor
  5. Ondas e oscilações  5.1. Movimento Harmônico Simples  5.1.1. Equações do MHS  5.1.2. Energia no MHS  5.1.3. Oscilações amortecidas e forçadas  5.1.4. Ressonância e aplicações  5.1.5. Pêndulo e sistema massa-mola  5.2. Movimento ondulatório  5.2.1. Tipos de ondas mecânicas  5.2.2. Movimento das ondas e transporte de energia  5.2.3. Princípio da Superposição e Ondas Estacionárias  5.2.4. Reflexão, Refração e Difração  5.2.5. Efeito Doppler em som e luz  5.2.6. Pulsos e interferência
  6. Eletricidade e Magnetismo  6.1. Eletrostática  6.1.1. Carga elétrica e conservação  6.1.2. A lei de Coulomb e suas aplicações  6.1.3. Campo elétrico e fluxo elétrico  6.1.4. Potencial elétrico e energia potencial  6.1.5. Capacitance and Energy Stored in a Capacitor  6.2. Eletricidade Atual  6.2.1. Lei de Ohm e resistência elétrica  6.2.2. Resistência e dependência de temperatura  6.2.3. Leis de Kirchhoff e Análise de Circuitos  6.2.4. Potência elétrica e eficiência  6.2.5. Combinação de resistores  6.3. Magnetismo e Eletromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos e suas fontes  6.3.2. Força magnética em cargas em movimento  6.3.3. Indução eletromagnética  6.3.4. Leis de Faraday e Lenz  6.3.5. Indutância e Transformador  6.3.6. Corrente alternada e suas aplicações
  7. Óptica  7.1. Reflexão e Refração  7.1.1. leis da reflexão e refração  7.1.2. Espelhos e lentes  7.1.3. Reflexão interna total e fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferência e Difração  7.2.2. Experimento da dupla fenda de Young  7.2.3. Polarização da luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efeito fotoelétrico e a teoria de Einstein  8.1.2. Dualidade onda-partícula  8.1.3. Princípio da Incerteza de Heisenberg  8.1.4. Compton Effect  8.2. Física Atômica e Nuclear  8.2.1. Modelo atômico e níveis de energia  8.2.2. Decaimento radioativo e meia-vida  8.2.3. Fissão Nuclear e Fusão
  9. Eletrônica e Comunicação  9.1. Semicondutores  9.1.1. junção pn e diodo  9.1.2. Transistores e Portas Lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados e Aplicações  9.2. Sistemas de Comunicação  9.2.1. Noções básicas de Comunicação Analógica e Digital  9.2.2. Comunicação Sem Fio e Óptica  9.2.3. Modulação e Demodulação

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Atrito estático e cinético


Atrito é um conceito importante na física que se opõe ao movimento dos objetos. Ao discutir atrito em dinâmica e mecânica, falamos principalmente de dois tipos: atrito estático e atrito cinético. Essas forças desempenham um papel importante na vida cotidiana e em vários sistemas mecânicos.

O que é atrito?

Atrito é a resistência que uma superfície ou objeto experimenta ao mover-se sobre outra. Ele age na direção oposta ao movimento, tornando-se uma força que se opõe ao movimento. Atrito é a razão pela qual carros param quando aplicamos os freios, podemos andar sem escorregar e objetos eventualmente param.

Como é gerado o atrito?

O atrito surge devido à rugosidade microscópica das superfícies. Mesmo superfícies que parecem lisas são ásperas a nível microscópico. Quando duas superfícies entram em contato, suas irregularidades esfregam-se umas nas outras, causando resistência ao movimento.

Representação visual do atrito

Superfície 1 Superfície 2 bloco Força

Atrito estático

Atrito estático é o atrito que existe entre um objeto estacionário e a superfície sobre a qual repousa. Este tipo de atrito deve ser superado para que um objeto comece a se mover. Ele ajusta sua magnitude para igualar a força aplicada até um determinado limite, conhecido como atrito estático máximo.

Características do atrito estático

  • Atrito estático impede o início do movimento.
  • É igual e oposto à força aplicada, até o ponto em que o movimento começa.
  • O atrito estático máximo é dado pela seguinte expressão: 
    f_s ≤ μ_s N
    onde f_s é o atrito estático, μ_s é o coeficiente de atrito estático, e N é a força normal.

Exemplo de atrito estático

Considere uma caixa colocada em uma superfície plana. Se você empurrar a caixa suavemente, ela não se move. O atrito estático está equilibrando a força aplicada. À medida que você aplica mais força, o atrito estático aumenta até certo limite. Uma vez ultrapassado o atrito estático máximo, a caixa começa a se mover.

Atrito cinético

Atrito cinético, também chamado de atrito deslizante, ocorre quando um objeto está em movimento. Geralmente é menor que o atrito estático máximo e permanece relativamente constante para diferentes velocidades de movimento.

Características do atrito cinético

  • Atrito cinético atua sobre objetos em movimento.
  • Normalmente é mais fraco que o atrito estático.
  • O atrito cinético é dado pela fórmula: 
    f_k = μ_k N
    onde f_k é o atrito cinético, μ_k é o coeficiente de atrito cinético, e N é a força normal.

Exemplo de atrito cinético

Se a caixa que você empurrou anteriormente começar a deslizar, o atrito que atua sobre ela agora é o atrito cinético. A menos que haja uma alteração significativa no peso da caixa ou na superfície, ele permanecerá constante à medida que a caixa continua a se mover.

Comparação entre atrito estático e cinético

atrito estático Atrito cinético

Na ilustração acima:

  • A curva azul indica aumento do atrito estático até o ponto máximo.
  • A linha vermelha representa o atrito cinético estático após a velocidade inicial.

Implicações do atrito na vida real

O atrito tem um grande impacto na vida cotidiana e na tecnologia. Aqui estão algumas das aplicações e implicações do atrito:

Aplicações do atrito

  • Andar: Andar seria impossível sem atrito entre nossos sapatos e o chão.
  • Dirigir: Os carros se movem e param efetivamente graças ao atrito entre os pneus e a superfície da estrada.
  • Escalada: O atrito permite que os escaladores agarrem superfícies e subam.

Desafios colocados pelo atrito

  • Desgaste: O atrito constante causa desgaste nas partes mecânicas, exigindo manutenção e reparos.
  • Perdas de energia: O atrito converte energia cinética em calor, causando ineficiência energética em motores e máquinas.

Fatores que afetam o atrito

Vários fatores determinam a magnitude do atrito entre duas superfícies:

Textura da superfície

  • Superfícies ásperas têm maior atrito, pois têm mais irregularidades que se prendem umas às outras.
  • Superfícies lisas têm menos atrito porque há menos contato a nível microscópico.

Força normal

A força com que as superfícies são pressionadas uma contra a outra afeta o atrito. Um aumento na força normal geralmente resulta em aumento do atrito.

Tipo de material

Diferentes materiais têm diferentes resistências inerentes ao deslizamento uns contra os outros, descritas pelo coeficiente de atrito.

Como reduzir o atrito

Às vezes, é desejável reduzir o atrito. Aqui estão maneiras de conseguir isso:

Lubrificação

A aplicação de uma substância como óleo ou graxa entre as superfícies reduz o contato direto, diminuindo assim o atrito.

Suavização das superfícies

Polir ou revestir as superfícies pode reduzir as irregularidades, diminuindo assim o atrito.

Uso de roletes ou rolamentos de esferas

O atrito é reduzido consideravelmente substituindo o movimento de deslizamento por movimento de rolamento. Por essa razão, rolamentos de rolos são amplamente usados em maquinário.

Conclusão

Entender o atrito estático e cinético é vital para dominar a dinâmica na física. Isso nos ajuda a compreender como os objetos interagem com as superfícies e quais são as forças envolvidas em prevenir ou permitir o movimento. Dominar esses conceitos ajuda a controlar e otimizar o atrito em cenários práticos, desde o design de máquinas eficientes até a garantia de segurança no transporte. Ao explorar as complexidades do atrito, obtém-se uma compreensão mais profunda das forças que governam o movimento no mundo físico, levando a avanços na tecnologia e melhorias na vida cotidiana.


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Atrito estático e cinético

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