Aluno de Iniciação Científica: André Luiz Oliveira Bilobran (Pesquisa voluntária)
Curso: Física (Bacharelado)
Orientador: Renato Moreira Angelo
Departamento: Física
Setor: Ciências Exatas
Palavras-chave: atrito , rotação , elasticidade
Área de Conhecimento: 10501002 - FÍSICA GERAL

O problema do atrito recebe atenção especial nas mais diversas áreas de aplicações. Na análise de juntas, rolamentos, freios, interação pneus de carro e estrada, rodas e trilhos de trem, pistões, ou de modo mais geral, em sistemas mecânicos que buscam minimizar ou maximizar perdas de energia, o atrito possui papel central. O começo dos estudos modernos remete a Da Vinci, quem primeiro evidenciou a proporcionalidade entre a força de atrito e a força normal, conhecida hoje como a Lei de Amontons (físico francês). Depois, Leonard Euler deu continuidade a esses estudos diferenciando pela primeira vez atrito estático e cinético e introduzindo a letra μ para designar o coeficiente de atrito.  Mais tarde, Coulomb propôs uma medida quantitativa para a diferença entre atrito estático e cinético, descreveu variações à lei de Amontons e escreveu um livro que é a base da Tribologia (estudo da interação entre superfícies em movimento relativo). Além deles, Robert Hook, que adicionou a ideia de interação entre corpos deformáveis, e Hertz, principal fundador da Mecânica de Contato (estudo da deformação de sólidos em contato), também empreenderam grandes esforços no sentido de descrever o atrito. No entanto, ainda hoje, a solução desse problema não é fechada, especialmente no que diz respeito ao atrito estático no movimento de rolamento de corpos de seção reta circular. De fato, há pouca ou nenhuma menção ao fenômeno nos livros-textos de Física básica. Nossa investigação se inicia com a identificação de alguns paradoxos que questionam a intuição usual construída a partir do deslizamento de blocos. Utilizando-nos da Teoria da Elasticidade (Landau e Lifschitz), propomos um modelo mecânico mínimo capaz de resolver os paradoxos e descrever vários elementos da força de atrito no rolamento. Essencialmente, o modelo se define por (i) uma revisão das características da força normal, (ii) a descrição da força de atrito como componente horizontal de uma força de contato e (iii) a descrição da força de contato em função da deformação elástica da superfície de apoio e da velocidade no ponto de contato. Algumas das hipóteses básicas do modelo foram testadas experimentalmente e várias situações concretas envolvendo o rolamento foram qualitativamente explicadas.

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