Trabalho Final - Experimento 5 FORÇA DE ATRITO

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Faculdade Estácio de Sá
Curso: Engenharia de produção.
Disciplina: Física teórica experimental I.
Professor: Juliana Nunes Oliveira Pinto.
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA
Alunos do 2º período:
Gustavo Nascimento Barbosa – 201505886945
Cassio Nascimento Barbosa – 201505211905
Bruno Vinícius Nunes Garcia - 201506113028
Carlos Gustavo M. Ferreira - 201512256781
Jean Claudio da Silva - 201407367251
Vitória
Novembro / 2015
Gustavo Nascimento Barbosa
Cassio Nascimento Barbosa
Bruno Vinícius Nunes Garcia
Carlos Gustavo M. Ferreira
Jean Claudio da Silva
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA
Trabalho apresentado para avaliação do rendimento escolar na disciplina de Física teórica experimental I do curso de Engenharia de Produção da Faculdade Estácio de Sá ministrado pela Professora Juliana Nunes Oliveira Pinto.
Vitória
Novembro / 2015
SUMÁRIO
1 - OBJETIVO
Construir e interpretar tabelas de dados;
Reconhecer, por extrapolação, a primeira Lei de Newton;
Identificar que a força é o agente capaz de modificar o estado de repouso ou de movimento de um corpo;
Comparar atrito estático com atrito cinético;
Classificar as forças de atrito.
2 - 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 existe, 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.
3 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
3.1 - Força de Atrito
Até agora, para calcularmos a força, ou aceleração de um corpo, consideramos que as superfícies por onde este se deslocava, não exercia nenhuma força contra o movimento, ou seja, quando aplicada uma força, este se deslocaria sem parar. Mas sabemos que este é um caso idealizado. Por mais lisa que uma superfície seja, ela nunca será totalmente livre de atrito. Sempre que aplicarmos uma força a um corpo, sobre uma superfície, este acabará parando.
Em física, o atrito é uma força natural que atua apenas quando um objeto está em contato mecânico com outro. Para existir a força de atrito deve haver movimentos relativos entre os corpos em contato, ou pelo menos a tendência de um se mover em relação ao outro graças à ação de outra(s) força(s) externa(s) a ele(s) aplicado. A força de atrito f é sempre paralela às superfícies em interação e é causada pela oposição que a superfície de um dos corpos opõe ao movimento relativo do outro. As “leis de forças” para o atrito são leis empíricas, formuladas por Amontons e Coulomb no século XVII. O fenômeno é extremamente complicado e depende fortemente do estado das superfícies em contato: grau de polimento, oxidação, presença ou não de camadas fluidas (água ou lubrificantes) e de contaminantes. Foi verificado experimentalmente que em muitos casos a força de atrito é proporcional à força normal N que é a força de contato que pressiona perpendicularmente um corpo contra o outro. Apesar de sempre paralelo às superfícies em interação, o atrito entre estas depende da força normal entre o objeto e a mesma; quanto maior for a força normal maior será o atrito. A constante de proporcionalidade é conhecida como coeficiente de atrito μ. Desta feita, f = μN. Vale ressaltar também que a energia dissipada pelo atrito (sempre de forma irreversível) é completamente convertida em energia térmica que leva ao aumento da temperatura dos corpos que nele estão envolvidos. 
Quando as superfícies estão em contato, criam-se pontos de aderência ou colagem (ou ainda solda) entre as superfícies. É o resultado da força atrativa entre os átomos próximos uns dos outros. Se as superfícies forem muito rugosas, a força de atrito é grande porque a rugosidade pode favorecer o aparecimento de vários pontos de aderência.
Isso dificulta o deslizamento de uma superfície sobre a outra. Assim, a eliminação das imperfeições (polindo as superfícies) diminui o atrito. Mas isto funciona até um certo ponto. À medida que a superfície for ficando mais e mais lisa o atrito aumenta. Aumenta-se, no polimento, o número de pontos de "solda". Aumentamos o número de átomos que interagem entre si. 
É isto que caracteriza a força de atrito:
Opõe-se ao movimento;
Depende da natureza e da rugosidade da superfície (coeficiente de atrito);
É proporcional à força normal de cada corpo;
Transforma a energia cinética do corpo em outro tipo de energia que é liberada ao meio. 
3.2 - Atrito Estático e Dinâmico
Quando empurramos um carro, é fácil observar que até o carro entrar em movimento é necessário que se aplique uma força maior do que a força necessária quando o carro já está se movimentando.
Isto acontece, pois existem dois tipos de atrito: o estático e o dinâmico.
 
3.2.1 - Atrito Estático
É aquele que atua quando não há deslizamento dos corpos.
A força de atrito estático máxima é igual à força mínima necessária para iniciar o movimento de um corpo.
Quando um corpo não está em movimento à força de atrito deve ser maior que a força aplicada.
3.2.2 - Atrito Dinâmico
É aquele que atua quando há deslizamento dos corpos. Quando a força de atrito estático for ultrapassada pela força aplicada ao corpo, este entrará em movimento, e passaremos a considerar sua força de atrito dinâmico.
A força de atrito dinâmico é sempre menor que a força aplicada, no seu cálculo é utilizado o coeficiente de atrito cinético.
4 - MATERIAIS UTILIZADOS
Para realização do experimento, foram utilizados:
- 01 plano inclinado, com escala de 0º a 45º graus, com sistema de elevação contínuo e sapatas niveladoras;
- 01 dinamômetro de 2N;
- 01 corpo de prova de madeira com uma de suas faces revestida;
	
5 - PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
5.1 - Experimento Nº 02/AV2
A primeira lei do movimento de Newton e noções sobre força de atrito
Utilizando um dinamômetro e um corpo de prova de madeira, vamos mensurar o quanto de força é necessário para movimentar o CP sobre a bancada. Apoiamos o CP de madeira com a superfície emborrachada para baixo sobre a bancada e o puxamos gradativamente realizando as leituras no dinamômetro, constatamos que o CP se movimentou com uma força aproximada de 0,62 N. Na segunda etapa do experimento viramos o CP sobre a bancada deixando o agora apoiado com a superfície de madeira erepetimos o experimento puxando-o gradativamente e comparando as leituras no dinamômetro e o valor encontrado da força foi de 0,60 N. Notamos uma diferença de 0,02 N de força necessária para movimentar o CP em relação ao tipo de superfície apoiada.
5.2 - Experimento Nº 03/AV2
A determinação do coeficiente de atrito estático e cinético do deslizamento.
Na primeira etapa do segundo experimento vamos determinar o peso PM do CP de madeira e em seguida apoia-lo num plano inclinado com a parte esponjosa para baixo. Ajustar o plano inclinado para 15° de inclinação e avaliar todas as forças envolvidas neste experimento. O grupo chegou à conclusão que o CP não se moveu na rampa pois a força Fat (força de atrito) está em equilíbrio com a componente da força PX.
No segundo momento do experimento colocamos o CP com a parte esponjosa para baixo e dando leves batidas na mesa determinamos o ângulo que o CP inicia o movimento de descida pelo plano inclinado.
6 – TABELA DE MEDIÇÕES E LEVANTAMENTO GRÁFICO DOS RESULTADOS
N: Força Normal
A: Atrito
PMX: Componente da Força P no eixo X
PM: Força Peso
PMY: Componente da Força P no eixo Y
 15°
DIAGRAMA DE FORÇAS SOBRE O MÓVEL COM O ÂNGULO DE 15°
	FORÇA
	ORIGEM
	VALOR E SENTIDO EM RELAÇÃO AO MÓVEL
	PESO
	MEDIDO NO DINAMOMETRO
	0,62N↙
	NORMAL
	CALCULADA EM OPOSIÇÃO A FORÇA PY
	0,598N↑
	ATRITO ESTÁTICO 
	ESTIMADO COM BASE NO ÂNGULO MÁXIMO DE INCLINAÇÃO SEM O MOVIMENTO DA CARGA. 
A=μ.N / μ=Tg(15)
	0,160N→
	PX
	CALCULADA PELA FUNÇÃO:
PX = P* SEN(15)
	0,160N←
	PY
	CALCULADA PELA FUNÇÃO:
PY = P* COS(15)
	0,598N↓
TABELA DE FORÇAS SOBRE O MÓVEL COM O ÂNGULO DE 15°
7 - RESULTADOS E CONCLUSÕES
Com esses dados, conclui-se que aplicando fisicamente a primeira Lei de Newton em um corpo em repouso o mesmo tende a permanecer em repouso mediante a anulação das forças envolvidas nele, ou seja, deve-se aplicar uma força X tal que essa força tire a resultante das forças desse sistema da condição de nula no caso o repouso para que seja gerado o movimento no corpo. Diante dessa condição também é notado às forças que também são envolvidas nesse sistema como a “força normal” do corpo que é relativa à sua massa e a “força de atrito” que é proporcional a essa “força normal” de modo que maior a sua massa maior será o seu atrito, essa é uma força importante em todo esse sistema visto que a mesma atua de forma oposta ao movimento em que gerado quando se aplica uma força de tamanho X com o objetivo de tirar o “corpo” da inércia.
8 - BIBLIOGRAFIA
[1] Roteiros para experimentos de Física – Física experimental I (parte 2) – Luiz Antônio Macedo Ramos, 66 - 68, (1ª Edição / 2002);
9 - ANEXOS