Atrito dinâmico e plano inclinado - Camila da Costa Moura final

Prévia do material em texto

ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
Disciplina: Laboratório de Física 1
Experimento 4: Atrito dinâmico e plano inclinado
Camila da Costa Moura
Manaus, AM
2023
Objetivos do experimento
● Analisar e interpretar o coeficiente de atrito dinâmico entre duas superfícies;
● Calcular a força de equilíbrio em um plano inclinado.
Parte teórica
O atrito estático ocorre quando duas superfícies estão em contato, mas não há movimento
relativo entre elas. Esta força atua na direção oposta à força aplicada que tenta mover o
objeto, impedindo o movimento inicial. A intensidade máxima da força de atrito estático é
alcançada quando a força aplicada é suficiente para iniciar o movimento. Esta força pode ser
descrita pela fórmula:
O atrito dinâmico, por outro lado, ocorre quando há movimento relativo entre as
superfícies em contato. Este tipo de atrito tem uma intensidade menor que o atrito estático, o
que significa que é necessária uma força menor para manter o movimento do que para
iniciá-lo. A fórmula que descreve o atrito dinâmico é:
A principal diferença entre os coeficientes de atrito estático e dinâmico é que o
coeficiente de atrito estático é geralmente maior que o coeficiente de atrito dinâmico. Isso
ocorre porque, no atrito estático, as superfícies em contato tendem a se intertravar nas
irregularidades microscópicas, exigindo uma força maior para iniciar o movimento. No atrito
dinâmico, uma vez que o movimento começou, a interação entre as irregularidades é
reduzida, necessitando de menos força para manter o movimento.
A força de atrito é vital em várias aplicações práticas, desde o simples ato de caminhar
até o funcionamento de veículos e máquinas. Cerca de 20% da potência de um motor, por
exemplo, é utilizada para superar as forças de atrito. Esta força é responsável pela eficiência
energética e pelo controle de movimentos em diversos sistemas mecânicos.
Parte experimental
1. Experimento A
O procedimento iniciou-se com a montagem do sistema para estudo e coleta de
dados. Para sua montagem, foram utilizados um corpo de prova, um dinamômetro, 3 peso e
uma balança.
Figura 1- Sistema utilizado no experimento A
Fonte: Autoral, 2024
Com o sistema montado, o procedimento iniciou-se. Assim, para cada peso
adicionado no corpo de prova, este era puxado em velocidade constante pelo dinamômetro
13 vezes, tendo sua Fat registrada conforme o dinamômetro indicata. Após isto, os pesos
tiveram sua massa aferida na balança. Ao fim, obtiveram-se os seguintes dados:
Tabelas 1, 2, 3 e 4- Fat e massas coletadas de cada ensaio, junto de suas Fat’s médias e incertezas,
assim como o peso dos pesos utilizados.
Fonte: Autoral, 2024.
A partir das médias obtidas, foi criada a nova tabela:
Tabela 5 - Relação das Fat’s médias e peso (N) de cada ensaio.
Fonte: Autoral, 2024.
Assim, foi realizada uma regressão linear através da Tabela 5, obtendo-se o seguinte
gráfico de dispersão (o gráfico foi realizado via software tendo em vista ausência de papel
milimetrado):
Gráfico 1 - Regressão linear dos dados estudados.
Fonte: Autoral, 2024.
Assim, obteve-se a equação 0,32x + -0,0475. Comparando-a com a equação
referente à força de atrito , pode-se concluir que µ = b = 0,32 e b = -0,0475. Ainda
calcularmos b e DeltaB, tem-se:
Tabela 6- Valores calculados.
Fonte: Autoral, 2024.
A partir desses valores, foi observado que a incerteza de a é maior do que seu próprio
valor, sendo este, dessa forma, desprezível, o que torna a equação observada mais
condizente com a comparada.
2. Experimento B
Para o segundo experimento, os materiais utilizados foram: Um carro de trilhos (corpo
de prova), um dinamômetro, um plano inclinado, pesos e uma balança. Montou-se, assim, o
sistema abaixo com o uso de 3 pesos que totalizaram 150g:
Figura 2 - Experimento B.
Fonte: Autoral, 2024.
A partir do sistema preparado, foram extraídos 8 medidas de tração de cada nível de
inclinação, resultando na seguinte tabela:
Tabela 7- medidas diretas e indiretas do experimento b.
Fonte: Autoral, 2024.
A partir dos dados extraídos, foi elaborado um gráfico das trações médias pelo seno
dos ângulos de inclinação e sua respectiva regressão linear:
Gráfico 1 - Regressão linear do experimento B.
Fonte: Autoral, 2024.
A regressão linear calculada indicou b= 1,7, ou seja, o atrito dinâmico = 1,7. Ainda:
Tabela 7- Valores de obtidos.
Fonte: Autoral, 2024.
Assim, como DeltaA apresentou-se maior que “a”, considerou-se a desprezível, o que
torna a equação obtida mais similar à .
Resultados e conclusão
Ao fim dos experimentos, os valores de coeficiente de atrito cinético se apresentaram
maiores do que o de atrito estático, o que não condiz com os estudos realizados pelo
experimento. Tal condição pode ter ocorrido devido a um erro na aferição dos valores, erro na
conversão ou erro de cálculo. Apesar disso, através da realização do experimento, foi
possível a melhor compreensão acerca do tema.
Referencial bibliográfico
● DAVID, H.; RESNIK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física - Volume 1. 9. ed. Rio de Janeiro :
LTC, 2012.
● MENDES TEIXEIRA, Mariane. Força de atrito. Mundo Educação. Disponível em:
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/forca-atrito.htm#:~:text=Ela%20pode%20ser
%20classificada%20de,que%20ele%20inicie%20o%20movimento. Acesso em 19/07/2024.