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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA CAMPUS RIO VERDE LICENCIATURA EM QUÍMICA COEFICIENTE DE ATRITO ESTÁTICO E DINÂMICO Alex de Freitas Silva Nazia Paiva Luzia Nazareno Rio Verde - GO 2016 pág. 1 RELATÓRIO DO EXPERIMENTO DA AULA PRÁTICA REALIZADA NO LABORATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL, SOBRE COEFICIENTE DE ATRITO ESTÁTICO E DINÂMICO Relatório solicitado pela docente Kamilla Soares Silva da disciplina de Física Experimental I do curso de Licenciatura em Química como forma avaliativa. pág. 2 SUMÁRIO 1. Introdução................................................................................... 4 1.1 Conceitualização das forças de atrito estático e dinâmico……4 1.2 As propriedades do Atrito…………………………………….5 2. Objetivos..................................................................................... 5 3. Material e Métodos..................................................................... 5 3.1. Material.................................................................................... 5 3.2. Procedimento Experimental.............................................….... 6 4. Resultados e Discussão....................................................…..…..6 5. Conclusão................................................................................... 7 6. Referencias Bibliografias.............................................................7 pág. 3 1. INTRODUÇÃO 1.1 Conceitualização das forças de atrito estático e dinâmico Ao empurrar um corpo sobre uma superfície inclinada, a interação dos átomos da superfície com os átomos do corpo interage causando uma resistência, essa resistência é considerada como uma força F, que denominamos Força de Atrito FAT. A força de atrito tem sentido oposto ao movimento do corpo e é paralela à superfície. As forças de atrito são inevitáveis na vida diária. Se não fôssemos capazes de vencê-las elas fariam parar todos os objetos que estivessem se movendo e todos os eixos que estivessem girando. Cerca de 20% da gasolina consumida por um automóvel são usados para compensar o atrito das peças do motor e da transmissão. Por outro lado, se não houvesse atrito não poderíamos fazer o automóvel ir a lugar algum nem poderíamos caminhar ou andar de bicicleta. Não poderíamos segurar um lápis, e, mesmo que pudéssemos, não conseguiríamos escrever. Pregos e parafusos seriam inúteis, os tecidos se desmanchariam e os nós se desatariam. (HALLIDAY, 2008, p. 127) Em relação ao atrito, à medida que aumentamos a força aplicada sobre um corpo, a força de atrito estático FS aumentará e o bloco permanecerá em repouso, mas quando aplicarmos uma força que eleve o atrito estático ao seu máximo, causando o deslizando do corpo sobre a superfície, a força de atrito que passará a orientar o corpo é contrária ao objeto, chamada força de atrito dinâmico ou cinético que representaremos por FK . Em geral, a intensidade da força de atrito cinético, que age sobre os objetos em movimento, é menor do que a intensidade máxima da força de atrito estático, que age sobre os objetos em repouso. Assim, para que o bloco se mova sobre a superfície com velocidade constante provavelmente você terá que diminuir a intensidade da força aplicada assim que o bloco começar a se mover. (HALLIDAY, 2008, p. 128). Geralmente os movimentos de um corpo sobre uma superfície ocorre por “solavancos”, pois os processos de fixação e ruptura se alteram. Nos momentos de solavanco os processos de aderência e deslizamento alteram-se, podendo causar sons desagradáveis como os que constatamos em chiados de pneus de carro, abertura de uma porta com a dobradiça enferrujada e até mesmo sons de instrumentos de percussão, mormente que também são respostas aos efeitos do atrito, exemplo clássico é a sarronca, um membranofone friccionado, não devamos nos esquecer que nesse caso não tratamos especificamente do atrito cinético ou estático, mas do atrito, no seu efeito mais simples. pág. 4 1.2. As propriedades do Atrito A força de atrito possui três propriedades segundo HALLIDAY (2008, p. 129), A primeira nos diz que, se o corpo não se move a força de atrito estático FS, e a componente de F entram em equilíbrio, sendo que, possuem o mesmo módulo e sentidos opostos. A segunda propriedade diz que o módulo de FS possui um valor FS, MAX dado por: FS,MAX = μSFN Onde μS é o coeficiente de atrito estático e FN é o módulo da força normal que a superfície exerce sobre o corpo. E a terceira propriedade, menciona que se o corpo começar a deslizar ao longo da superfície, o módulo da força de atrito tende a diminuir rapidamente para um valor FK, dado por: FK = μKFN Onde μK é o coeficiente de atrito dinâmico, daí em diante a força que prevalece é o atrito cinético (dinâmico) oposta ao movimento do corpo. Os coeficientes μS e μK não são expressos por grandezas físicas e podem ser determinados experimentalmente. 2. OBJETIVO O Objetivo desse experimento foi determinar as forças de atrito estático, atrito dinâmico e o peso que atuam sobre um bloco de madeira em um plano inclinada articulado. 3. MATERIAL E MÉTODOS 3.1 MATERIAL Para a execução do experimento, foi necessária a utilização dos seguintes materiais: Bloco de madeira Plano inclinado articulado Kersting® pág. 5 3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Inicialmente anotamos a massa do bloco que madeira para calcular o peso. Em seguida colocamos o bloco sobre o plano inclinado articulado preso a um dinamômetro, o plano foi levantado vagarosamente até encontrarmos o ângulo pertencente ao coeficiente de atrito estático máximo FS,MAX. Posteriormente escolhemos 5 ângulos: 10°, 20°, 25°, 30° e 40° para medir o coeficiente dinâmico μK nos devidos ângulos. Com o bloco de madeira acoplado ao dinamômetro, aplicamos leves solavancos até encontrar a força para o ângulo de 10° primeiramente, repetiu-se o mesmo para os demais ângulos. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO A partir da massa do bloco de madeira de 68,62X10-3, podemos calcular o Peso usando a Equação 1 : Equação 1. P = m.g A partir do calculo, temos que o peso foi de 0,673N, e agora podemos determinar o coeficiente de atrito dinâmico que é encontrado através da equação: μK = tang α , onde α é o ângulo utilizado no experimento. Na tabela 1 podemos visualizar os resultados encontrados no experimento. Tabela 1. Coeficiente de atrito dinâmico μK de seus respectivos ângulos. Ângulo Força FN (N) μK 10° 0,14 0,024 20° 0,23 0,08 25° 0,31 0,14 30° 0,42 0,24 40° 0,54 0,45 Dados: Fonte da pesquisa Percebemos que μK aumenta a proporção que se aumenta a inclinação do ângulo, ou seja, quanto mais o ângulo, maior será a força normal que age sobre o bloco impedindo seu deslizamento, e consequentemente maior é o coeficiente dinâmico do conjunto bloco/plano ao deslizar. pág. 6 Finalmente, podemos calcular a força de atrito estático máximo FS,MAX que o plano inclinado exerce sobre o bloco. Através da equação 2, temos: Equação 2. FS,MAX = μS(seno θ ) FN O ângulo obtido para FS,MAX foi de 33°, e o valor da Força de atrito estático máxima foi de 0,36 que é onde se dá a iminência de deslizamento do bloco. 5. CONCLUSÃO As forças que atuam sobre o bloco de madeira nesse experimento são o peso, a força normal e a força de atrito. No início do experimento o bloco não se move mesmo com o aumento da inclinação, isso acontece porque a força de atrito estático se contrapõe a componente paralela do peso, acompanhando seu aumento de valor, depois o atrito estático atinge seu ponto máximo, a partir dele, ocorre movimento relativo entre oscorpos em contato e o atrito para a ser considerado dinâmico. A força de atrito dinâmico é sempre contrária ao movimento, ela independe da velocidade com que o corpo desliza sobre a superfície e da área do contato entre o corpo e a superfície, a intensidade da força de atrito é proporcional a intensidade da força de contato entre o corpo e a superfície ou força normal (FK = μK.FN). Como a FS ,MAX ocorre a 33°, qualquer ângulo inferior a esse terá um coeficiente dinâmico maior que o coeficiente estático, ao passo que, geralmente após o ângulo de iminência do deslizamento o coeficiente dinâmico é sempre menor que o coeficiente estático, por exemplo a 15° μK> μS. Ainda foi possível perceber que a força de atrito dinâmico é geralmente menor que a força de atrito máximo que ocorre quando o corpo está na iminência do movimento . 6. REFERÊNCIAS HALLIDAY, D. Fundamentos de Física: Mecânica. 8 edição. Rio de Janeiro: LTC, 2008, 354p. Volume 1. pág. 7
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