Relatorio 7 atrito cinético

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LICENCIATURA EM fÍSICA
LABORATÓRIO DE FÍSICA GERALI – 2017.1
Experimento nº 7
ATRITO CINÉTICO
Bianca de Barros Silva, Igor Cavalcante Fernandes, 
Vera Lúcia Amorim da Silva, Wadson Antônio de Jesus Leite
Trabalho acadêmico entregue ao professor Marco Adriano Dias.
Nilópolis,
07 de junho de 2017
Data do experimento: 14/06/2017
SUMÁRIO
Objetivo Geral 1
Introdução 1
Objetivo Específicos				 				 4
Equipamentos Utilizados 5
Procedimento Experimental 6
Dados Experimentais 7
Análise de Dados 8
Conclusão 12
Bibliografia 13
OBJETIVO GERAL
Este experimento tem como objetivo principal mostrar a existência de uma força entre dois corpos que interagem entre si, essa força é chamada força de atrito.
INTRODUÇÃO
	Há muito tempo os pré-históricos quando descobriram o fogo também descobriram a força de atrito já que o choque entre duas pedras produzia faísca, com isso os nossos antecedentes deixavam folhas e galhos secos próximos às faíscas para que o fogo fosse produzido. Podemos ainda observar o atrito em muitas outras coisas que fazemos como, por exemplo: quando acendemos um fósforo, quando caminhamos, quando escrevemos, e até mesmo quando soltamos um corpo no ar.
	Forças de atrito são uma parte necessária de nossas vidas. Sem o atrito nosso sistema de transporte terrestre, desde o caminhar até os automóveis, não poderia funcionar. O atrito permite que você comece a caminhar e, uma vez já em movimento, o atrito permite que você altere tanto sua rapidez quanto sua orientação. O atrito permite que você arranque, dirija e pare um carro. O atrito mantem a porca no parafuso, o prego na madeira e o nó em um pedaço de corda. No entanto, apesar de sua importância, o atrito às vezes não é desejável. O atrito causa desgaste, sempre que peças moveis de uma maquina estão em contato, e grandes quantidades de tempo e dinheiro são gastas tentando reduzir tais efeitos.
	O atrito é um fenômeno complexo, não totalmente compreendido, que surge da atração entre as moléculas de duas superfícies em contato. A natureza desta atração é eletromagnética (a mesma de ligação molecular que mantem um objeto coeso). Esta força atrativa de curto alcance se torna insignificante após apenas alguns diâmetros moleculares.
	Sob uma extensa série de condições, a área microscópica de contato é proporcional à força normal. A força de atrito é proporcional à área microscópica de contato. Então, assim como a área microscópica de contato, ela é proporcional à força normal.
Atrito estático é a força de atrito que atua quando não existe deslizamento entre as duas superfícies em contato, é a força que evita que o corpo escorregue sobre a superfície. 
Neste caso
	Sendo
	A força de atrito estático, que se opõe à força aplicada, pode variar em magnitude de zero até um valor máximo . Isto é, enquanto a força é aplicada, a força de atrito estático vai aumentando para se manter igual em magnitude, até que a magnitude da força aplicada exceda.
	é proporcional a intensidade das forças que pressionam as duas superfícies ema contra a outra. Isto é, é proporcional a magnitude da força normal exercida por uma superfície sobre a outra:
	Onde a constante de proporcionalidade é o coeficiente de atrito estático. Este coeficiente depende dos materiais de que são feitas as superfícies em contato e das temperaturas das superfícies.
	Atrito cinético é a força de atrito que atua quando existe deslizamento entre as duas superfícies em contato, ou seja, enquanto o corpo escorrega, o piso exerce uma força de atrito cinético (também chamado de atrito dinâmico) que se opõem ao movimento. Para manter o corpo deslizando com velocidade constante, você deve exercer uma força sobre o corpo igual em magnitude e oposta em sentido a força de atrito cinético exercida pelo piso.
	Assim como a magnitude da força de atrito estático máxima, a magnitude da força de atrito cinético é proporcional a área microscópica de contato e a intensidade das forças que pressionam as duas superfície ema contra a outra. Isto é, é proporcional à magnitude de da força normal exercida por uma superfície sobre a outra:
	Onde a constante de proporcionalidade é o coeficiente de atrito cinético. Este coeficiente depende dos materiais de que são feitas as superfícies em contatoe das temperaturas das superfícies em contato.Diferente do atrito estático, a força de atrito cinético é independente da magnitude da força horizontal aplicada. Ou seja, é aproximadamente constante para uma larga faixa de calores de rapidez.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Analisar o comportamento de um corpo que executa um movimento uniformemente acelerado, tendo como força aplicada de um segundo corpo por um sistema de fio inextensível e uma roldana de atrito desprezível.
Realizar medidas de um movimentouniformemente acelerado.
Elaboração de gráficos. 
Achar o coeficiente de atrito cinético .
EQUIPAMENTOS UTILIZADOS
01 Régua
05 Sensores Fotoelétricos - Ref.: EQ012 - CIDEPE
01 Cronometro Digital com Disparador - Ref.: EQ018F – CIDEPE
01 Corpo de Madeira (M1)
Linha de Algodão (Inextensível)
01 Suporte para Prender Roldana na Mesa
01 Roldana
01 Gancho de Ferro (M2)
02 Pesos de Ferro (M2)
Figura 1 – Equipamentos utilizados no experimento.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Posicione os sensores fotoelétricos com uma distancia considerável um do outro, meça e anote os valores das distancias entre eles.
Ajuste e zere o cronometro.
Posicione o corpo de madeira (M1) na posição inicial, antes do primeiro sensor, mas tomando cuidado para não disparar o cronometro.
Na outra extremidade da linha amarre o gancho, coloque os pesos no gancho, em seguida anote o resultado obtido.
Anote o tempo marcado pelo cronometro, e a distância percorrida pelo movimento que é proporcional a altura.
Figura 2 – Equipamento montado, instante inicial e instante final.
Figura 3 – Esquema do procedimento experimental, 1 – instante inicial, 2 – instante final.
DADOS EXPERIMENTAIS
	Valores das massas:
M1 = 182,80 g
M2 foi constituído por um sistema de massas. Compondo o sistema foramutilizados dois pesos de ferro e um gancho.
M2 = P1 + P2 + Ga = 105,70g
Já a massa do fio foi desprezada e foi considerado inextensível, e o atrito da roldana foi desprezado, devido o experimento ser a priori para estudo.
	A altura da base do corpo M2 até o chão: h = 0,805 m
 Quadro 1 – Dados experimentais - valores obtidos do deslocamento (xn) e do tempo (tn).
	Δxn (m)
	Δtn (s)
	 (m/s)
	 (s)
	0,200
	0,459
	0,444 ± 0,002
	0,226 ± 0,002
	0,200
	0,250
	0,800 ± 0,003
	0,576 ± 0,004
	0,200
	0,196
	1,020 ± 0,004
	0,799 ± 0,005
	0,200
	0,170
	1,177 ± 0,005
	0,982 ± 0,006
Obs1: A velocidade média é dada pela relação: 
Obs2: E o tempo instantâneo é obtido pela seguinte relação: 
ANÁLISE DOS DADOS
	Fazendo análise desses dados obtemos o Quadro 1, onde encontramos o instante de tempo em que a velocidade instantânea é igual a velocidade média, o que nos ajudara a obter um gráfico linearizado de fácil interpretação.
	Para determinação da equação horária do bloco montamos o Gráfico 1 de .
Gráfico 1 – Vm x tinst
	Podemos analisar no Gráfico 1 avelocidade do bloco em qualquer instante de tempo pela equação da reta.
	Comparando com a equação horária de aceleração constante:
	Sendo assim, a aceleração é e a velocidade inicial é .
Quadro 2 – Valores da velocidade instantânea ()(m/s), energia cinética ()(J), energia potencial ()(J) e energia mecânica ()(J).
	x (m) 
	t (s)
	 (m/s)
	(J)
	 (J)
	 (J)
	0,000 ± 0,001
	0,000
	0,230
	7,631
	832,824
	840,455
	0,200 ± 0,001
	0,459 ± 0,001
	0,678
	66,306
	625,911
	692,218
	0,400 ± 0,001
	0,709 ± 0,002
	0,922
	122,620
	418,998
	541,618
	0,600 ± 0,001
	0,905 ± 0,003
	1,113
	178,782
	212,086
	390,868
	0,800 ± 0,001
	1,075 ± 0,004
	1,279
	236,044
	5,173
	241,217
	Para observar melhor o comportamento das energias foi construído o Gráfico 2 com os resultados numéricos das energias do Quadro 4, em função da posição .
Gráfico 2 – Energias em joule x Posição.
	A partir do Gráfico 2 podemos constatar que tal ação pelo aumento da energia cinética a custo da diminuição da energia potencial que estava armazenada, a energia mecânica não se conserva, pois é associada a mudança de posição e de velocidade. Como o movimento uniformemente acelerado, há uma perda parcial de contato entre as superfícies do bloco e a mesa, sendo assim, perdendo também uma parcela da força de atrito que atua sobre o bloco de sentido oposto ao do movimento, transformando a energia mecânica do sistema em energia térmica.
	A partir da energia mecânica do Gráfico 2 foi determinada a energia térmica dissipada pela força de atrito. Observando a diferença entre a energia total e a energia mecânica, sendo obtido o valor da energia total do sistema através do Gráfico 2 por extrapolação da reta representando a energia mecânica para .
 Quadro 3 – Valores da posição (x) (m) e energia térmica () (J).
	x (m) 
	
	0,000 ± 0,001
	0,000
	0,200 ± 0,001
	148,237
	0,400 ± 0,001
	298,836
	0,600 ± 0,001
	449,587
	0,800 ± 0,001
	599,238
	Para determinar o coeficiente de atrito cinético () foi feito o Gráfico 3.
Gráfico 3 – Energia térmica em joule x Posição.
	Pela equação matemática da reta temos que o seu coeficiente angular é de 749,910 ± 0,001, que neste caso representa a energia térmica dissipada.
	Sabendo que o módulo da energia térmica dissipada pode ser calculado a partir do produto da força de atrito cinético pelo deslocamento do centro de massa do bloco, ou seja:
	Então temos que:
	Sabendo que a = 749,910 ± 0,001 e a gravidade utilizada foi de 9,787 m/s².
CONCLUSÃO 
	Com o experimento foi possível realizarmos um estudo consciente sobre a força de atrito cinético. Após a coleta de dados, conseguimos a partir da velocidade equacionar e achar as energias do sistema, sendo elas potencial, cinética e mecânica, ao fazermos o gráfico das energias observou-se que a energia mecânica não se conservava e que essa dispersão de energia era convertida em energia térmica, e a partir do coeficiente linear do gráfico dessa energia térmica foi possível montar uma equação para encontrar o coeficiente de atritocinético.
BIBLIOGRAFIA
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física. Ed. 8ª. Rio de Janeiro: LTC, 2009. vol. 2.
TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para Cientistas e Engenheiros. Ed. 5ª. Rio de Janeiro: LTC, 2006. vol 1.
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