Livros inseparáveis

Abordar o pensamento errôneo de que o atrito depende do peso de um objeto.

A força de atrito depende das propriedades do material e da força que pressiona as superfícies juntas.

Cuidado, por favor! As forças estudadas neste experimento podem ser muito fortes.

Pegue dois livros e intercale suas folhas como se estivesse embaralhando duas pilhas de cartas. Comece com cerca de 30 páginas de um livro, depois 30 do outro, em seguida, novamente 30 do primeiro, e assim por diante. Segure os livros pela lombada e tente separá-los lentamente.

1. Se você repetir a experiência, mas desta vez intercalando uma a uma as páginas dos livros, porque agora é muito mais difícil separar os dois livros?

Qual força mantém os livros juntos?
› O atrito entre as páginas.

Do que depende a força de atrito seco?
› Ela depende das propriedades do material e da força que pressiona as superfícies juntas.

As propriedades do material são diferentes nos dois casos?
› Não, nos dois casos tem-se apenas papel sobre papel.

A massa dos livros muda?
› Não.

Então, é o peso dos livros sozinhos que pressiona as páginas juntas?
› Não. No caso de páginas intercaladas uma a uma, praticamente não faz diferença se você segura os livros verticalmente ou horizontalmente durante o experimento.

Que outra força está em jogo nesta experiência?
› A força de tração. Ao puxar a lombada do livro, as páginas de um livro agem como uma pinça sobre as páginas do outro livro; quanto mais forte você puxa, mais presas as páginas ficam.

Porque esse efeito é mais forte em páginas intercaladas uma a uma?
› Um ângulo de abertura menor dessa pinça resulta em uma região mais ampla em que as "pinças" conseguem "beliscar" as páginas do outro livro.

O principal objetivo desta experiência é fazer seus alunos descobrirem que não é o peso dos livros que provoca o atrito que mantém os livros juntos – um equívoco comum depois que os alunos estudam atrito, principalmente em situações em que a força gravitacional pressiona as superfícies juntas.

Realmente, os dois livros são mantidos juntos por atrito. Essa força de atrito depende das propriedades do material, bem como da força que pressiona as superfícies juntas. Ao puxar as lombadas dos livros, onde as páginas estão mais próximas umas das outras do que na parte em que os dois livros estão intercalados, uma parte da força de atrito, na verdade, aumenta a carga e, portanto, amplifica a força de atrito de uma maneira não linear [Alarcon et al. (2015)].