Qual é o coeficiente de atrito?

Fricção é o calor que produz força resistiva gerada pelo movimento de duas superfícies de contato uma contra a outra. É indiretamente o produto de uma das quatro forças fundamentais conhecidas. O atrito de um sistema é impossível predeterminar estritamente a partir dos primeiros princípios teóricos. Matematicamente, a expressão de atrito inclui uma única constante que incorpora todos os fatores causais - um coeficiente de atrito (COF), simbolizado pela letra grega μ. A equação é simplesmente escrita f _x = μ _x F, onde f _x define a forma e a medida do atrito, enquanto F é a força perpendicular ou "normal" exercida pelas duas superfícies, uma sobre a outra.

Todos os coeficientes de atrito são quantidades dimensionais, sem dimensão; fatores contribuintes individuais resistem a explicações ou quantificações completas. A força fundamental responsável pela maior fricção é também a que permite a formação de ligações químicas - a força eletrostática. Na consideração inicial, pode parecer que a gravidade é a fonte de atrito, já que a força descendente devido à gravidade é a fonte da variável F. Na verdade, porém, o coeficiente é uma medida da "aderência" entre as duas superfícies, e isso é determinado no nível microscópico pelas cargas elétricas tendendo a impedir o movimento, “ligando” elas. Essa ligação é uma característica dos adesivos utilizados para cimentar duas superfícies juntas.

Esse é o caso, bem ilustrado pelo polímero moderno, o politetrafluoretileno (PTFE). Mais conhecido sob a marca DuPont ™, Teflon®, o PTFE exibe apenas as forças eletrostáticas de dispersão de Londres muito fracamente atraentes. Isso confere ao PTFE um coeficiente de atrito entre os "três principais" conhecidos - aproximadamente 0,05-0,10. Se o coeficiente de atrito fosse o produto da gravidade, a química das superfícies não importaria e substâncias que não seriam tão importantes economicamente quanto são.

Existem maneiras de diminuir o atrito sem, em algum sentido, alterar os materiais a partir dos quais as superfícies são feitas. O coeficiente de atrito para um sistema pode ser efetivamente reduzido ao fornecer uma fina camada de lubrificante. Como alternativa, muitas vezes é possível diminuir o atrito inserindo uma manta de gás entre as superfícies, o que diminui o peso aparente da superfície na parte superior e elimina falhas de fabricação, como rugosidade da superfície. A mudança no peso efetivo diminui a força normal, enquanto a falta de falhas altera o coeficiente de atrito; ambos abaixam matematicamente a força resultante de atrito. Os engenheiros utilizaram o fenômeno da camada de gás para desenvolver hovercraft para viajar através de superfícies terrestres e aquáticas.