Rel. Exp.4 Atrito Sólido

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Dayane Santos Gualhardo Lobato - RA C5313J9
 Gabriel Hipólito Regini - RA 7144172
 Grazielli Zani - RA C30CAC8
 Johnatan Sebastian Lopes - RA C430CAC8
 Julio Donizete Locateli - RA T421160
 Wendel Rodrigues Peres - RA C503FG9
Laboratório
Prática 04 – Atrito sólido
São José do Rio Pardo – SP
2015
Dayane Santos Gualhardo Lobato - RA C5313J9
 Gabriel Hipólito Regini - RA 7144172
 Grazielli Zani - RA C30CAC8
 Johnatan Sebastian Lopes - RA C430CAC8
 Julio Donizete Locateli - RA T421160
 Wendel Rodrigues Peres - RA C503FG9
Laboratório
Prática 04 – Atrito sólido
Relatório apresentado à UNIP – Campus São José do Rio Pardo referente a disciplina de Tópicos de Física - Laboratório, como parte dos requisitos para avaliação bimestral, no Curso de Engenharia Civil.
São José do Rio Pardo – SP
2015
Introdução 
Neste experimento, embora exista outro método de realizá-lo, utilizaremos o plano inclinado para avaliar o atrito, sendo este uma força de resistência, que não é contra o movimento ele é contra a tendência do movimento. O atrito está presente em quase todo o tipo de movimento e é muito útil em alguns casos e inútil em outros. 
O atrito pode ser muito útil no movimento como, ao nos locomovermos, pois, se não houvesse atrito entre a sola dos sapatos e o chão jamais poderíamos andar, seria como andar numa pista de gelo. O atrito que pode ser considerado inútil é o que causa desgastes em peças de máquinas, para diminuir usam-se lubrificantes, como o óleo. 
O atrito tem sido estudado há muitos anos, e muito se sabe sobre ele, como que o desgaste das superfícies e a aplicação de um fluido entre elas alteram o atrito ou fricção, por exemplo.
Umas das primeiras civilizações a usar o atrito foram os egípcios, pois usavam escravos para o transporte de matérias para a construção de suas pirâmides. 
Leonardo da Vinci (1452-1519) percebeu que o atrito entre duas superfícies dependia da compressão que dois corpos faziam um sobre o outro e não dependia da área de contato entre eles.
Leonhard Euler (1707-1783) obteve uma solução analítica para o atrito cujos fatores eram a rugosidade tanto da superfície quanto do objeto em contato com ela. Tais experimentos foram os de plano inclinado, onde Euler imaginava que os entroncamentos entre as superfícies impediam o bloco de deslizar, vendo que a força de atrito dependia da força gravitacional.
A teoria do atrito vista na Dinâmica nos mostra que a força de atrito (Fat) ocorre entre duas superfícies sob compressão N, na iminência de escorregamento de uma sobre a outra, é dada por:
( 1 )
em que µe é uma constante de proporcionalidade adimensional, denominada coeficiente de atrito estático, é caracterizado pelas superfícies em contato (natureza, estado de polimento etc.). É importante notar que embora Fat e N sejam vetores, a equação do atrito não é escrita na forma vetorial.
 	 Sendo assim, estudamos dois tipos de atrito: estático que é caracterizado quando não há movimento relativo entre as superfícies de dois corpos e ocorre uma tendência de deslizamento, isto é, uma solicitação ao movimento e com isso surgirá uma força de atrito para evitar o deslizamento relativo.
Já o atrito cinético ocorre quando uma força de atrito age em um corpo qualquer com uma força de movimento. Ela atua quando já existe um movimento relativo entre as superfícies, ou seja quando um está em movimento em relação a outra, diferente do estático que fica em repouso. 
 Com este experimento, embora simples, nos ajudará a determinar o coeficiente de atrito entre duas superfícies, (a de um bloco sobre uma base inclinada) denominado, plano inclinado.
Figura 01 – Plano inclinado
Então, coloca-se o bloco sobre um plano inclinado e lentamente aumenta-se o ângulo de inclinação Ɵ do plano. Enquanto a força de atrito for maior que a componente do peso do bloco na direção do plano ( PsenƟ ), o bloco permanecerá parado. Na iminência de escorregamento, esta componente deve ser igual à força de atrito ( Fat ), então:
( 2 )
A força responsável pela compressão do bloco sobre a superfície do plano inclinado (N), nessa situação, tem mesma intensidade que a componente normal do peso do bloco ( PcosƟ ).
( 3 )
Substituindo (2) e (3) em (1) temos:
( 4 )
que pode ser reescrita como:
Assim, o desenvolvimento mostra que, na iminência de movimento do bloco sobre o plano inclinado, o coeficiente de atrito estático é igual à tangente trigonométrica do ângulo Ɵ. 
O atrito está diretamente relacionado com as superfícies dos materiais em contato. Superfícies mais lisas possuem, em geral, menor atrito e vice-versa.
Referencial Teórico
O atrito está presente no nosso dia-dia, quando empurramos ou puxamos um determinado objeto tentando movê-lo, percebemos que existe certa dificuldade para colocá-lo em movimento. Essa dificuldade deve-se à força do atrito, que é uma força que se opõe ao movimento de objetos que estão sob a ação de uma força. Ele age paralelamente à superfície de contato e em sentido contrário à força aplicada sobre um corpo. Veja o exemplo de um bloco sobre uma superfície na figura abaixo:
Figura 02 – exemplo força de atrito
A força de atrito deve-se à existência de rugosidades na superfície de contato do objeto com o solo. Essas rugosidades não são observadas macroscopicamente, mas são elas que dificultam o movimento. O mesmo depende muito da superfície pois quanto mais rugosa maior o atrito. Estudaremos dois tipos de atrito o estático e cinético:
Atrito estático
Representado por Fat, é a força de atrito entre duas superfícies em repouso desde que entre elas tenha uma tendência ao movimento. Por exemplo, quando queremos trocar um móvel da sala de lugar, percebemos que em alguns casos ele não se movimenta, pois a força que fazemos sobre ele não é suficiente para tirá-lo do estado de repouso. O que acontece é que a força de atrito estático máximo é maior que a força que aplicamos sobre o móvel. Essa força que aparece quando os corpos estão em repouso é chamada de força de atrito estático. 
É fácil perceber que essa força de atrito tem intensidade variável. Por exemplo, imagine que você aplicou uma força de 80N sobre o móvel. Se ele não se mover é porque o atrito também vale 80N. Se você aumentar essa força para 90N e ele continuar imóvel, é porque atrito também aumentou para 90N e assim continuará até que o móvel entre em movimento. Sendo assim, chegamos à conclusão que apesar do atrito estático variar com a força aplicada, ele deve ter um valor máximo que, se for ultrapassado, acarretará no movimento do objeto. 
Esse atrito máximo recebe o nome de atrito de destaque e é determinado pela seguinte equação matemática. Fat e = μe . N Onde μe é o coeficiente de atrito estático e N é a força Normal.
Atrito cinético
Conforme acabamos de verificar, quando a força aplicada sobre o corpo for maior que a força de atrito de destaque, este entrará em movimento. A partir desse momento, o atrito deixa de ser estático para se tornar cinético, ou seja, o atrito cinético é o atrito que ocorre quando os corpos estão em movimento sendo contrário à movimentação dos corpos. 
Por exemplo, quando um carro está se locomovendo em uma estrada e precisa frear o carro bruscamente, o carro para, no entanto esse fato só é possibilitado em razão da força de atrito, contrária ao movimento do carro, existente entre os pneus e o asfalto. Matematicamente, temos que a força de atrito cinético é escrita da seguinte forma: Fat c = μc . N Onde μc é chamado de coeficiente de atrito cinético. E sempre μe ≥ μc mas pouca coisa porque o atrito estático é variável.
Descrição do Experimento
Para a realizarmos o experimento utilizamos um bloco de alumínio apoiado numa superfície móvel, tambémde alumínio, e levantamos esta superfície, apenas de um lado, pois o outro permanece fixado a base possibilitando atingir um ângulo “” da superfície móvel em relação a base. Então, coloca-se o bloco sobre um plano inclinado e lentamente aumenta-se o ângulo de inclinação do plano. Enquanto a força de atrito for maior que a componente do peso do bloco na direção do plano, o bloco permanecerá parado.
Na sequencia, utilizamos um aparelho chamado nível, com base magnética que nos possibilita medir o ângulo com precisão, utilizamos este ângulo encontrado para determinar a sua tangente, que será inserida na fórmula. Repetimos esta sequencia de eventos por mais duas vezes, totalizando um total de três medições nesta etapa. 
Em seguida, numa nova sequencia de medição, elevamos a haste de aluminio móvel, ajustando o ângulo até o ponto que permite o bloco deslizar com velocidade constante. Os passos que se segue, é semelhante a da tomada de medidas na sequência anterior, onde novamente utilizamos o nível de base magnética, e medimos o ângulo formado para determinar a sua tangente.
Coletamos os dados do experimento e calculamos a tangente do ângulo formado, com esse cálculo encontramos o coeficiente de atrito presente nesse experimento.
Materiais utilizados para o experimento:
- Plano inclinado
- Bloco de alumínio
- Régua 
- Balança
- Nível magnético 
Figura 03 – Nível magnético e plano inclinado
Resultado
Conforme abaixo, resultado das medições das tangentes: 
Coeficiente de atrito estático: 
1ª medição = 15◦ tangente = 0,267949192
2ª medição = 12◦ tangente = 0,212556561 
3ª medição = 14◦ tangente = 0,249328002 
Utilizamos após a 1ª medição dos cálculos: 
Coeficiente de atrito cinético (MRU – Movimento Retilíneo Uniforme) 
Velocidade constante ≠ 0, onde, Fr = 0 
1ª medição = 21◦ tangente = 0,383864035
2ª medição = 20◦ tangente = 0,363970234
3ª medição = 22◦ tangente = 0,404026225 
Conclusão
Concluimos após o experimento, que a força de atrito entre dois sólidos em contato, permite a troca de forças em uma direção tangencial à região de contato entre os sólidos. 
O fato de existir atrito entre dois sólidos não implica, necessariamente, a existência de uma força de atrito entre eles. O sentido da força de atrito é sempre contrário ao deslizamento ou à tendência de deslizamento entre sólidos em contato.
De acordo com a 3ª lei de Newton (Ação e Reação), os sólidos A e B trocam forças entre si, portanto, existe uma força de atrito que o corpo “A” aplica em “B”, e outra que o corpo “B” aplica em “A”. Tais forças são de mesma intensidade, mesma direção, mas em sentidos opostos. 
Assim, as forças de atrito trocadas entre “A” e “B” nunca se equilibram porque estão aplicadas em corpos distintos como. Podemos verificar em nosso cotidiano, como por exemplo quando um corpo está em cima de uma mesa de superfície horizontal, no início está parada, logo nenhuma força horizontal age sobre ele, mas quando se tenta empurrá-la, se faz necessário exercer uma força contrária a força que chamamos de atrito estático, aumentando a força para que o corpo entre em movimento. 
Como há necessidade de continuar a exercer uma força para que o corpo permaneça em movimento conclui-se que as forças de atrito estão presentes quando o corpo está em repouso e quando este está em movimento. No entanto, a intensidade das mesmas depende da natureza do material do corpo, sendo maiores quando o material é rugoso e menor quando o material é polido.
As forças de atrito, em muitas situações, causam desvantagens contribuindo para a perda de energia em alguns processos, mas sem ela, não seria possível realizar movimentos que parecem simples como por exemplo, caminhar, andar de bicicleta ou de carro. 
Referências Bibliográficas
http://www.pmoscon.com/F%C3%ADsicaBiologia/FOR%C3%87A%20DE%20ATRITO.pdf
http://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/forca-de-atrito-entenda-o-que-sao-atrito-estatico-e-atrito-cinetico.htm
http://www.10emtudo.com.br/aula/ensino/atrito_estatico/
Anexos
Estudo dirigido
7.1 Qual o objetivo deste experimento?
Resposta: Estudo da força de atrito e determinação de coeficientes de atrito estático e cinético.
7.2 Quais os instrumentos de medição utilizados, indicar as respectivas precisões.
Resposta: Utilizamos para a medição uma régua com graduação em centímetros e uma balança denominada analítica e sua precisão era em gramas, contando com (quatro) casas decimais. 
7.3 Preencher a tabela abaixo.
	Par de materiais em contato
	 μe = tg Ɵe
	μc = tg Ɵc
	
	15
	21
	
	12
	20
7.4 Comparar os coeficientes de atrito estático μe com o cinético μc.
Ao serem comparados podemos perceber que o μe é menor que o μc.
7.5 Como poderiam ser obtidos valores mais precisos para os coeficientes de atrito?