Tribologia e Lubrificação - 198591 - aula 3b - estudo do atrito, Notas de estudo de Cultura

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIAS E

TECNOLOGIA – IFCE

Campus Maracanaú Curso de Tecnologia em Manutenção Industrial

TRIBOLOGIA e LUBRIFICAÇÃO

Prof. Venceslau Xavier

PARTE I – FUNDAMENTOS DE

TRIBOLOGIA

Aula 3: Atrito

Estudo do atrito

 Introdução:

• Para definirmos atrito podemos tomar por base a mais elementar das situações de movimento, ou seja, dois corpos deslizando um sobre o outro, neste a resistência ao movimento é chamada de atrito.
• Isto pode ser ilustrado por um experimento simples, se colocarmos um corpo sólido sobre uma superfície, a esse fixarmos de forma rígida uma escala de mola, e imprimirmos uma força F, podemos obter um registro da variação da força com o movimento, conforme a figura a seguir:

Estudo do atrito

Estudo do atrito

• Coeficiente de atrito:

 Observando a relação entre as forças f e F, conforme o gráfico da figura anterior, pode- se extrair que a relação entre a máxima força de atrito que age na interface das duas superfícies e a força normal é denominada de coeficiente de atrito estático.

 Já o coeficiente de atrito dinâmico é definido como a relação entre a força de atrito e a força aplicada

Estudo do atrito

• Essas relações são conhecidas a muitos anos e permanecem aceitáveis para muitos propósitos.
• Se a força normal N ou a velocidade tornarem-se tão excessivamente grandes, estas relações falham em virtude do calor gerado.
• Apesar do coeficiente de atrito ser assumido como constante, atualmente se sabe que mesmo o coeficiente para atrito seco é sensível a muitas influências.

Atrito em nível molecular

• Em última análise as forças de atração e repulsão entre átomos e moléculas são a origem do atrito.
• As forças moleculares são compreendidas, ou explicadas, em sua totalidade pela mecânica quântica.
• A força entre dois átomos pode ser mostrada pela figura a seguir, onde a força F é expressa em função da distância r entre ambos.

Atrito em nível molecular

Atrito em nível molecular

 Um dos exemplos mais comum na engenharia mecânica de atração molecular esta na montagem de blocos padrão para metrologia.

 Os blocos padrão caracterizam-se por terem elevada exatidão dimensional, geométrica e superfícies com alta qualidade superficial, obtida por lapidações sucessivas.

 Se um bloco padrão é escorregado sobre outro com muito cuidado, a elevada planeza das superfícies permite a adesão dos blocos através da atração entre átomos de ambas as superfícies em contato (Feynmann, 1977).

Área de contato real

• Quando colocamos duas superfícies em contato, somente algumas regiões na sua superfície estarão em contato, ao passo que outras estarão afastadas.
• Devemos determinar quais átomos interagem fortemente como os átomos correspondentes da outra superfície, e quais não.
• É sabido que a distâncias muito pequenas forças atômicas muito fortes se estabelecem, em geral, distâncias na ordem de angstrons (10-10m), o que representa o tamanho médio dos átomos.

Área de contato real

Leis do atrito

• O coeficiente de atrito μ pode ser considerado constante, desde que sob determinadas condições de escorregamento, as influências para um dado par de materiais e condições de lubrificações, de preferência sem lubrificação, sejam mantidas as mesmas.

Leis do atrito

• As duas primeiras leis descrevem o atrito essencialmente como um contato elástico.
• Coulumb (1781) distinguiu o atrito estático do dinâmico, observando que a força para manter um corpo em movimento era menor do que aquela necessária para inicia-lo.

Leis do atrito

• A primeira Lei do atrito pode ser expressa pela expressão matemática abaixo confirma que o coeficiente de atrito é independente da força normal, para a maioria dos materiais de engenharia.

F=μN

• A segunda Lei do atrito foi atestada por resultados experimentais onde superfícies de diferentes formas de mesmo material e acabamentos superficiais.