relatorio 5 - A PRIMEIRA LEI DO MOVIMENTO DE NEWTON E NOÇÕES SOBRE AS FORÇAS DE ATRITO.

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UNIDADE DE ENSINO SUPERIOR DOM BOSCO – UNDB 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EMÍLIO SOUSA BATISTA 
 
 
 
 
RELATÓRIO EXPERIMENTAL Nº5 
 
 
 
A PRIMEIRA LEI DO MOVIMENTO DE NEWTON E NOÇÕES SOBRE AS 
FORÇAS DE ATRITO. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNDB 
São Luís, 30 de outubro de 2015 
2 
 
EMÍLIO SOUSA BATISTA 
 
 
 
A PRIMEIRA LEI DO MOVIMENTO DE NEWTON E NOÇÕES SOBRE AS 
FORÇAS DE ATRITO. 
 
 
 
 
Relatório de experimento apresentado à 
disciplina Física Experimental I, com o objetivo 
de obtenção de nota parcial, do curso de 
Engenharia de Produção, da Universidade de 
Ensino Superior Dom Bosco – UNBD. 
 
Prof. Dr.: Eden Santos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Luís, 2015 
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SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 5 
2 OBJETIVOS ......................................................................................................................... 6 
2.1 OBJETIVO GERAL .......................................................................................................... 6 
2.1.1. Objetivos específicos ....................................................................................................... 6 
3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS ........................................................................... 7 
3.1 Primeira etapa................................................................................................................ 7-10 
3.2 Segunda etapa .............................................................................................................. 10-11 
4 METODOLOGIA ................................................................................................................ 12 
5 CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 12 
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LISTA DE ANEXOS 
 
Anexo 1 - DCL do sistema inclinado a 15° (Parte rugosa) ...................................................... 
Anexo 1 - DCL do sistema inclinado a 24,6° (Parte rugosa) ................................................... 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1 INTRODUÇÃO 
 
 
Neste experimento objetivou-se observar de forma analítica alguns dos conceitos 
que norteiam a Primeira Lei De Newton também conhecida como Lei da Inércia. Newton 
propôs essa ideia através dos estudos de Galileu, onde o estado de inércia de um corpo de massa 
qualquer se estabelece através da tendência que o mesmo tende a permanecer em repouso, ou 
seja, quando a força resultante desse sistema for nula ele permanecerá em repouso. 
Sendo válido afirmar que se um corpo está em repouso ele tende a continuar em 
repouso, até que uma força x aja sobre o mesmo e a partir da sua resultante não será mais nula 
e logo por definição ele também sairá do estado de inércia, onde também pode-se afirmar que 
quando a força resultante em um sistema que age sobre um corpo é nula, logo aquele corpo está 
em equilíbrio. 
O equilíbrio pode se manifestar de duas formas, quando a aceleração de um corpo 
é igual a zero, podemos ter o equilíbrio estático e o dinâmico. Onde o estático é caracterizado 
pelo repouso total logo sua velocidade será zero, já o dinâmico se observa de uma forma um 
tanto quanto diferente, pois mesmo que exista uma velocidade maior que zero ela não se altera 
e com isso a aceleração desse corpo também é nula caracterizando assim o equilíbrio dinâmico, 
nesse sistema também pode-se notar que existe uma força que age contra a força que o sistema 
executa. 
Conhecida como força de atrito, essa força atuante no sistema se manifesta no 
sentido contrário da força de tração por exemplo, já aplicada a um sistema onde ela esteja 
presente também se nota alguns tipos de força de atrito, que são o dinâmico ou cinético e o 
estático. O atrito cinético independe da velocidade do corpo e se mantém constante para o 
movimento dele, já o estático mesmo que não exista característica de movimento no sistema 
ele existem, colocando como exemplo um corpo parado em contato com uma superfície. 
Também é importante colocar que o coeficiente de atrito dinâmico é sempre menor que o 
coeficiente de atrito estático. 
 
 
 
 
6 
 
2 OBJETIVOS 
 
Das disposições do roteiro apresentado para a realização do experimento, seguem 
os objetivos geral e específicos. 
2.1 OBJETIVO GERAL 
 
 Entender os conceitos e aplicações da primeira Lei de Newton e a respeito da sua 
relação com as forças de atrito. 
 
2.1.1. Objetivos específicos 
 
 Construir e interpretar tabelas e dados; 
 Reconhecer, por extrapolação, a primeira Lei de Newton; 
 Mencionar que a força é o agente capaz de modificar o estado de um corpo; 
 Comparar o atrito estático com o dinâmico; 
 Classificar as forças de atrito. 
 
3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
 
Materiais Utilizados: 
 
 1 dinamômetro de 2 N; 
 1 corpo de prova de madeira com uma de suas faces revestida; 
 1 Fio flexível; 
 1 plano inclinado com escala de 0 a 45º 
 
 
7 
 
3.1 PRIMEIRA ETAPA 
 
Ao início do experimento com o corpo de prova colocado com a parte rugosa sobre 
a mesa e ligado ao dinamômetro, com os mesmos paralelos a superfície foi aplicada uma força 
equivalente a 0,2 N onde foi notado que o corpo não apresentou nenhum movimento e após isso 
foram aplicadas forças de forma gradativa aumentando de 0,2 N em 0,2 N e verificou-se os 
seguintes resultados presentes na tabela 1. 
 
 
Tabela 1 – Diferentes forças aplicadas ao corpo de prova. 
Superfícies em contato Mesa e corpo de prova (superfície rugosa) 
Forças aplicadas em (N) Ocorrência de movimento (Sim) ou (Não) 
0,2 Não 
0,4 Não 
0,6 Não 
0,8 Não 
1,0 Não 
1,2 Sim 
1,4 Sim 
1,6 Sim 
Fonte: O autor. 
 
 
 
Com os presentes resultados é possível inferir de forma experimental que o corpo 
de prova irá realizar movimento a partir de uma certa força aplicada e para forças menores que 
essa o mesmo tenderá a permanecer em repouso, essa força foi determinada experimentalmente 
como o valor aproximado de 1,2 N mostrada no dinamômetro no momento que o corpo começa 
a se mover. 
Virando o corpo para o lado com a superfície de madeira e repetindo o processo 
feito anteriormente com forças gradativas em aditivos de forças equivalentes a 0,2 N em cada 
etapa tem-se a tabela 2 que tem os seguintes resultados; 
 
 
 
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Tabela 2 – Diferentes forças aplicadas ao corpo de prova. 
Superfícies em contato Mesa e corpo de prova (superfície de madeira) 
Forças aplicadas em (N) Ocorrência de movimento (Sim) ou (Não) 
0,2 Não 
0,4 Não 
0,6 Não 
0,8 Sim 
1,0 Sim 
1,2 Sim 
1,4 Sim 
1,6 Sim 
Fonte: O autor. 
 
Foi observado que com a superfície de madeira virada para a mesa o corpo 
começava a apresentar movimento a partir de uma força igual ou maior que 0,8 N. Comparando 
o valor da menor força obtida na tabela 1 com a menor da tabela 2, tem-se que que para a 
superfície rugosa é necessário aplicar uma força maior para que o corpo de prova possa 
apresentar movimento, já para a superfície de madeira a força aplicada é menor e essa diferença 
entre as forças aplicadas se dá por conta do atrito, onde os coeficientesde atrito serão diferentes 
para a madeira e a superfície rugosa. 
Com o corpo necessariamente em repouso tem-se a presença do atrito estático, onde 
o valor máximo da força de atrito estático irá equivaler ao módulo da menor força aplicada que 
inicia o movimento no corpo entre as superfícies que se tocam. 
Segundo Leonardo da Vinci a força de atrito irá independer da área de contato entre 
duas superfícies que buscam o movimento e essa premissa é aceita devido ao fato de que existe 
uma proporção entre a área efetiva e a força normal. O atrito estático é definido pelo módulo 
da força mínima para realizar movimento entre as superfícies e o módulo da força normal. 
De posse dos dados da tabela 2, foi possível determinar de maneira aproximada o 
valor do atrito estático entre a superfície de madeira e a mesa, com a força normal igual ao peso 
do corpo temos; 
 
𝐹𝑛 ≈ 0,7 𝑁 e 𝐹𝑚𝑖𝑛 = 0,8 logo; 
 
 𝜇e = 
𝐹𝑚𝑖𝑛
𝐹𝑛
= 
0,8 
0,7
≈ 1,143 
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De posse desse valor para o 𝜇e é possível afirmar que o seu valor é constante, pois 
como já foi dito anteriormente o atrito cinético independe da velocidade do corpo e se mantém 
constante para o movimento dele. 
Se por ventura o corpo de prova for empurrado tanto com a superfície rugosa como 
a de madeira também virada para a mesa, tem-se que para a superfície rugosa o movimento 
realizado e o tempo do mesmo serão menores se comparados aos da superfície de madeira, e 
tudo isso se deve ao coeficiente de atrito das superfícies, como os mesmos distintos logo se 
obtivera um deslocamento diferente para eles com o coeficiente de atrito da pare rugosa 
visivelmente maior do que o da outra superfície. Se hipoteticamente não houvesse atrito no 
sistema em questão entre as superfícies ambas estariam em repouso, ou em movimento retilíneo 
uniforme, exercendo a força de atrito cinético, quando a superfície do bloco está em movimento, 
ou seja, a força aplicada sobre o bloco é maior do que a força aplicada sobre a bancada, 
possibilitando assim afirmar que o corpo iria realizar um movimento retilíneo uniforme no caso 
ideal sem a adoção de um coeficiente de atrito para o sistema. 
Colocando o corpo de prova com a face de madeira virada para a mesa, e aplicando 
uma força mínima para que ele se mova e tentando fazer com que a mesma permaneça 
constante, foi notada uma força de aproximadamente 0,64 N. Repetindo a ação cinco vezes 
foram notados os seguintes resultados apresentados no quadro 1; 
 
Quadro 1 – Força necessária para movimentar corpo de prova. 
1° 0,69 N 2º 0,70 N 3º 0,72 N 4º 0,65 N 5º 0,60 N 
Fonte: O autor. 
 
Com uma média de 0,672 N para manter o corpo em movimento e em velocidade 
relativamente constante. 
Com as informações referentes a tabela 1, é possível calcular o valor do coeficiente 
de atrito cinético, usando o valor da força média para realizar movimento dada por 1,2 + 1,3 = 
1,3 N e através da seguinte expressão; 
 
𝐹𝑐 = 𝜇c . 𝑁 ∴ 𝜇c = 
Fc méd
N
 
𝜇c = 
1,3
0,7
 ≈ 1,857 
𝐹𝑐 = 0,7. 1,857 = 1,3 N. 
 
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O atrito entre os pneus de um carro e o asfalto não seria o mesmo durante o percurso 
pois o asfalto também não seria igual para todo o trajeto devido aos intemperismos. Em dias 
chuvosos a água diminui o atrito entre o pneu pois ela cria uma fina camada que os separa 
diminuindo assim o atrito entre os mesmos. O atrito é primordial para que um carro possa frear 
e para que possamos andar, pois há a interação entre a superfície e o corpo. Citando também os 
pontos negativos se pode falar de perdas mecânicas por atrito e também como o desgaste do 
pneu de um carro e as pastilhas de freio. 
 
 3.2 SEGUNDA ETAPA 
Ao início da desta parte do experimento foi necessário determinar o peso do corpo 
de prova, sendo ele igual ao do experimento anterior tido com 0,7 N. Inclinando o plano a 15º 
e com a parte rugosa voltada para a superfície da base foi gerado um sistema onde foi feito o 
diagrama de forças do mesmo conforme anexo 1. 
O corpo de prova não desce a rampa em direção ao final do plano foi a força de 
atrito é maior ou igual a força peso que o puxa para baixo e que mantém o corpo em equilíbrio, 
onde as mesmas possuem sentidos contrários. Ao determinarmos o valor de Fc temos; 
 
𝐹𝑒𝑠𝑡 = 𝜇c . 𝑁 → 𝐹𝑒𝑠𝑡 = 𝜇c (m . g . cos15º) 
𝐹𝑒𝑠𝑡 = 1,857 (0,7 . 9,81 . cos15º) 
𝐹𝑒𝑠𝑡 ≈ 12,31 N. 
 
Após deixar o corpo no plano e ao ir aumentando a inclinação do sistema seguido 
de leves batidas na superfície foi gerada uma tabela com as angulações e a partir de qual ele 
começou a descer, vide tabela 3. 
 
 
 
 
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Tabela 3 – Diferentes angulações para a o plano. 
Número de medidas executadas 
Ângulo de ocorrência de movimento 
aproximadamente constante. 
1 25º 
2 23º 
3 24º 
4 26º 
5 25º 
Ângulo médio 24,5º 
Fonte: O autor. 
 
Segundo a tabela 2 foi feito o diagrama de corpo livre para as forças atuantes no 
móvel, considerando o ângulo médio de ocorrência de movimento, conforme anexo 2. E a partir 
desse diagrama e dos dados obtidos foi possível calcular Fn, Fc. 
 𝑁 = 𝑃 cos 𝑎 → 𝑁 = 0,7 cos 24,5 → 𝑁 = 0,636 𝑁. 
 𝐹𝑐 = 𝑃 sen 𝑎 → 𝐹𝑐 = 0,7. 𝑠𝑒𝑛24,5 → 𝐹𝑐 = 0,290 𝑁 
 
O coeficiente de atrito cinético de deslizamento de um móvel que desliza em MRU 
sobre um plano inclinado é numericamente igual a tangente do ângulo, como 𝜃 = 24,5 logo; 
𝜇c = 𝑇𝑔 ∝ 
 
 𝑃𝑦 = 𝑁 = 𝑃𝑐𝑜𝑠24,5 = 0,636 𝑁 
𝑃𝑥 = 𝐹𝑎𝑡 = 𝑃𝑠𝑒𝑛24,5 = 0,290 𝑁 
 
𝜇𝑐 =
𝐹𝑎𝑡
𝑁
=
0,290
0,636
 
 
𝜇𝑐 = 0,455 ∴ 𝑇𝑎𝑛24,5 = 0,455 
 
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4 METODOLOGIA 
 
A metodologia utilizada nesse trabalho foi a de experimentação onde através do 
roteiro disposto foi possível fundamentar-se em pesquisas e informações colhidas em diversas 
fontes, trazendo de forma mais clara possível o entendimento a respeito do assunto proposto. 
 
5 CONCLUSÃO 
 
Conclui-se que para movimentar um corpo, seja ele qualquer, de massa X, devemos 
aplicar uma força resultante sobre o mesmo, com finalidade de deslocar o corpo. Diante desta 
realidade vimos que para atribuir uma força ao corpo, a força que aplicarmos terá que ser maior 
que a força de atrito que este corpo se encontra. 
Se houver deslocamento, concluímos que a força que aplicamos ao corpo foi a força 
estática, pois não houve o deslocamento do mesmo, ou então a força de atrito foi igual a força 
aplicada; denominamos então de força estática. Ao contrário deste exemplo, podemos perceber 
através deste relatório com questionários experimentais que, ao aplicarmos uma força ao corpo, 
e, o mesmo se deslocar, conclui-se que aplicamos uma força de atrito cinético, pois o corpo se 
deslocou do local de origem. 
Por fim, entendemos com total clareza a primeira lei de Newton, onde ele 
determinou que um corpo não se desloca naturalmente por si só, a não ser que haja uma força 
externa aplicada sobre o mesmo. A força de atrito é uma força de importância indiscutível, pois 
ela está presente em praticamente todos os momentos do nosso dia-a-dia. Sem ela, seria 
impossível você estar agora sentado lendo esse texto, pois você já teria escorregado pela sua 
cadeira. O simples ato de andar também seria inviável, pois sem o atrito você não teria apoio 
nem para ficar de pé. 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
 
HALLIDAY, D; RESNICK, R; WALKER, Fundamentos de Física: Mecânica, vol2. 8 ed. 
LTC, 2009. 
HIBBELER, R.C. Estática: mecânica para engenharia. ed.10. São Paulo: Pearson Editora, 
2006. 
RAMOS, Luiz Antônio Macedo. Física Experimental. Porto Alegre: Editora Mercado Aberto 
de Porto Alegre, 1984.