Fisica Relatório experimento 9

Prévia do material em texto

Aceleração e Atrito
Resumo. Neste experimento foi realizado análises sobre a relação entre o movimento de um
objeto sob uma superfície considerando a força de atrito. Essa força de atrito sendo alterada
conforme a mudança de material do objeto e da superfície. Esta análise foi feita através de
gráficos obtidos a partir dos dados das simulações no software Virtual Physics Lab.
Palavras chave: Força, Atrito, Aceleração.
Introdução
A segunda lei de Newton afirma que a
aceleração de um objeto depende de sua massa e da
força total aplicada sobre ele [1]. Essa lei pode ser
escrita matematicamente da seguinte maneira: 
Força = massa × aceleração ou 
F = m . a 
A força de atrito é uma força que se opõe ao
movimento de um objeto [2]. Esta força é calculada
a partir da constante de atrito e a força normal:
Fat = u . N 
Procedimento Experimental
O experimento foi realizado no laboratório
Virtual Physics Lab na bancada de mecânica com
um foguete acoplado a um bloco (trenó) com o
intuito de aplicar força sobre o mesmo e movê-lo
sobre a mesa de 80m, como pode ser observado na
Fig 1. Inicialmente, no experimento, o trenó e de
madeira e a mesa de plástico, com coeficiente de
atrito igual a 0,33. 
Fig. 1: Iniciando o experimento.
Para iniciar o experimento, deve-se abrir o
“book lab” e em seguida clicar no botão vermelho
do campo “recording” para gravar os dados da
simulação em andamento. Em seguida clicar em
“force” para iniciar e “reset” ou ,no botão preto
quadrado no campo “recording”, para parar a
simulação e terminar a gravação de dados. Esse
processo foi feito com materiais diferentes,
mudando assim, a constante de atrito. Para mudar o
tipo de material do sistema deve-se clicar em
“parameters” e na sequencia “frictions” para alterar
o campo “object” para o trenó e “surface” para a
mesa. Com os dados obtidos temos a tabela 1
contendo o tipo de material do trenó e da mesa, a
distância percorrida e o tempo que o trenó levou
para percorrer a mesa.
Tabela 1: Distância e tempo para diferentes
materiais.
Material
Trenó
Material
Mesa
Distância
(m)
Tempo(s)
Madeira Plástico 41,82 6,18
Plástico Plástico 80,00 6,60
Madeira Madeira 17,10 3,71
Aço Plástico 25,34 4,53
Aço Aço 19,24 3,92
Análise e Resultados
Neste experimento o atrito dos diferentes
materiais e a força aplicada pelo foguete resulta em
diferentes resultados. A velocidade do trenó varia
em função da força aplicada e a força de atrito, em
um momento a velocidade é crescente e em outro
decrescente.
A força resultante é a soma de todas as forças
atuantes no trenó. A força aplicada pelo foguete no
sentido e direção do movimento é positiva, já a
força de atrito no mesmo sentido mas com direção
contrária do movimento é negativa. Nestes
experimentos, a força aplicada no trenó é sempre
maior que a força de atrito. Com isso tem-se a força
resultante igual a força aplicada pelo foguete menos
a força de atrito, quando não se tem a força do
foguete a força resultante é igual a força de atrito.
Quando o foguete é acionado sua força
resultante gera uma aceleração positiva e constante
sobre o trenó fazendo com que a velocidade seja
crescente. No momento em que o foguete desliga a
força resultante é negativa, fazendo com que outra
aceleração comece a agir e desacelera o trenó.
A força de atrito agindo sobre o trenó varia
conforme o tipo de material do trenó e da mesa,
resultando em diferentes tempos e distâncias
percorridas. Como pode ser visto no gráfico 1,
enquanto o foguete esta acionado, a variação de
deslocamento diminui com o aumento do atrito,
com este aumento a inclinação no gráfico também
diminui, mas ainda assim a velocidade é crescente. 
Quando o foguete é desligado, a declividade
diminui com o tempo fazendo com que a variação
de deslocamento diminua, pois a velocidade está
decrescente.
Gráfico 1: Distância versus tempo. A marcação no gráfico representa o momento em que o foguete é
desligado.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Distância (m) x Tempo (s)
Trenó Wood/Mesa Plastic Trenó Plastic/Mesa Plastic
Trenó Madeira/Mesa Madeira Trenó Aço/Mesa Plástico
Trenó Aço/Mesa Aço
O gráfico 2, velocidade versus tempo, mostra que
a aceleração muda sua direção quando o foguete é
desligado. Enquanto o foguete está agindo a
aceleração é positiva aumentando a velocidade do
trenó, mas no momento em que o foguete desliga a
aceleração é negativa diminuindo a velocidade até
que o trenó pare.
Nestes experimentos a massa do trenó sempre se
manteve constante, mas se mudasse essa massa para
outra maior teria-se outros resultados pois a força de
atrito e aceleração seriam diferentes dos obtidos.
Uma comparação é representado no gráfico 3, onde
mostra um comportamento diferente para duas
massas diferentes, foi refeito o primeiro experimento
com o trenó de madeira e a mesa de plástico.
Gráfico 2: Velocidade versus Tempo. A marcação no gráfico representa o momento em que o foguete é
desligado.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Velocidade (m/s) x Tempo (s)
Trenó Wood/Mesa Plastic Trenó Plastic/Mesa Plastic Trenó Madeira/Mesa Madeira
Trenó Aço/Mesa Plástico Trenó Aço/Mesa Aço
Gráfico 3: Velocidade versus tempo para dois trenós com massas diferentes. A marcação no gráfico
representa o momento em que o foguete é desligado.
0 
5 
10 
15 
20 
25 
30 
35 
40 
45 
Comparativo entre trenós diferentes.
Trenó 2Kg - Velocidade Trenó 1,5Kg - Velocidade
Conclusão
Neste experimento foi possível verificar com clareza que o atrito altera o movimento de um objeto,
influenciando a direção da sua aceleração e variando sua velocidade. E ainda, a força resultante varia com a
mudança de material do trenó e mesa, pois quanto maior o atrito maior a força de atrito.
Vale ressaltar que, este experimento realizado foi possível provar na prática os conceitos da física mecânica e
ainda uma melhor compreensão da mesma.
Referências
[1] YONG & FREEDMAN. “Física I” Mecânica. Editora Pearson Education. 12º Edição, 2008.
[2] MUNDO EDUCAÇÃO. Física - Força de atrito. http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/forca-atrito.htm
Trenó de madeira/Mesa de plástico
Tempo(s) Posição Velocidade
0 0 0
0,31 0,32 2,07
0,51 0,89 3,46
0,72 1,73 4,84
0,92 2,89 6,25
1,14 4,39 7,71
1,36 6,25 9,20
1,58 8,45 10,69
1,8 10,96 12,18
2,01 13,68 13,50
2,23 16,55 12,79
2,45 19,27 12,08
2,67 21,84 11,37
2,88 24,23 10,67
3,10 26,47 9,97
3,32 28,57 9,26
3,54 30,51 8,56
3,75 32,30 7,85
3,97 33,93 7,15
4,19 35,43 6,43
4,41 36,77 5,72
4,64 37,96 5,00
4,86 38,98 4,29
5,062 39,80 3,62
5,29 40,53 2,89
5,51 41,09 2,18
5,73 41,50 1,46
5,95 41,74 0,74
6,18 41,82 0
Trenó de plástico/Mesa de plástico
Tempo(s) Posição Velocidade
0 0 0
0,34 0,49 2,89
0,54 1,24 4,59
0,76 2,45 6,46
0,98 4,06 8,32
1,19 6,06 10,17
1,42 8,54 12,07
1,64 11,42 13,96
1,86 14,71 15,84
2,08 18,35 16,95
2,28 21,78 16,65
2,50 25,33 16,33
2,72 28,88 16,01
2,94 32,37 15,68
3,14 35,57 15,38
3,35 38,69 15,08
3,57 41,99 14,76
3,78 45,07 14,44
4,00 48,21 14,12
4,22 51,25 13,80
4,44 54,24 13,48
4,65 57,16 13,16
4,87 59,98 12,83
5,09 62,72 12,52
5,31 65,41 12,20
5,52 68,03 11,88
5,74 70,57 11,56
5,96 73,08 11,24
6,29 76,71 10,75
6,51 79,05 10,42
6,60 80,00 10,30
Trenó de Madeira/Mesa de Madeira
Tempo(s) Posição Velocidade
0,00 0,00 0,00
0,31 0,22 1,43
0,51 0,61 2,36
0,71 1,18 3,29
0,92 1,95 4,24
1,13 2,94 5,21
1,34 4,13 6,17
1,54 5,46 7,09
1,75 7,07 8,07
1,96 8,83 9,02
2,17 10,72 8,30
2,38 12,33 7,18
2,60 13,78 5,99
2,82 14,96 4,81
3,04 15,90 3,61
3,2516,54 2,47
3,46 16,93 1,36
3,71 17,10 0,00
Trenó de Aço/Mesa de Plástico
Tempo(s) Posição Velocidade
0 0 0
0,32 0,30 1,82
0,54 0,82 3,03
0,75 1,58 4,20
0,97 2,61 5,40
1,18 3,88 6,59
1,41 5,55 7,87
1,61 7,23 8,99
1,83 9,35 10,22
2,04 11,67 10,99
2,26 13,89 10,05
2,48 16,01 9,08
2,69 17,81 8,16
2,91 19,50 7,18
3,12 20,95 6,23
3,34 22,19 5,28
3,55 23,20 4,35
3,76 24,03 3,41
3,97 24,65 2,47
4,19 25,09 1,50
4,41 25,31 0,55
4,53 25,34 0,00
Trenó de Aço/Mesa de Aço
Tempo(s) Posição Velocidade
0,00 0,00 0,00
0,30 0,23 1,49
0,50 0,62 2,47
0,71 1,23 3,48
0,91 2,05 4,49
1,12 3,10 5,51
1,33 4,37 6,54
1,54 5,85 7,57
1,75 7,55 8,60
1,96 9,46 9,63
2,18 11,49 8,89
2,40 13,34 7,76
2,62 14,94 6,63
2,84 16,24 5,53
3,04 17,27 4,49
3,27 18,16 3,33
3,48 18,74 2,28
3,69 19,10 1,20
3,92 19,24 0,00