Coeficiente de Atrito Estático

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Universidade federal de Goiás
Instituto de Física
Curso: Física Licenciatura
Matéria: Física Experimental I
 Professor: Idney
Medição do Coeficiente de atrito estático
Alunos: Afonso Henrique Stoko
 Vanusa Germano
Goiânia – Goiás
16 de janeiro de 2016
Objetivo
Determinar o coeficiente de atrito estático utilizando um plano inclinado.
Teoria
Ao arrastar um objeto apoiado numa superfície, uma coisa, por exemplo, você sente nitidamente a força de atrito. Se a força horizontal que você aplica sobre a caixa for pequena, esta não se moverá o que significa que sua força estará sendo anulada pela força de atrito entre a superfície e a caixa. O tipo de atrito entre as duas superfícies em contato mútuo estático é denominado atrito estático. Aumentando gradualmente a força que você aplica, haverá um valor limiar a partir do qual a caixa começa a se mover. Este limiar corresponde ao valor máximo da força de atrito estático entre duas superfícies. Imagine agora uma experiência em que o plano sobre o qual a caixa se apoia seja deslocado muito lentamente da posição horizontal. Pode-se observar que a caixa ficará parada enquanto o ângulo de inclinação do plano não atingir um valor Ɵ máx. Este é o ângulo máximo para que a caixa permaneça parada. Se você colocar a caixa sobre o plano enquanto este fizer com a horizontal um ângulo maior que Ɵ máx, ela deslizará.
Caixa apoiada sobre um plano inclinado. Existe um valor máximo para o ângulo Ɵ, acima do qual a caixa desliza, que depende das superfícies da caixa e do plano.
A Figura acima ilustra a caixa repousada sobre o plano inclinado. Sobre ela atuam três forças: o peso mg, a força de atrito estático Fa e a força que impede que a caixa penetre para o interior do plano inclinado. Está força é a normal à superfície do plano e está designada pelo símbolo N. As forças terão resultante nula. A nulidade das componentes nas direções paralela e normal ao plano, respectivamente, implica as equações:
Dividindo-se a primeira equação pela segunda, obtém-se:
máx
Combinando nossa equação obtida a partir da divisão com a condição Ɵ ≤ Ɵmáx, chega-se a:
O valor de tg Ɵmáx não depende da força N, o que pode ser constatado do fato de o ângulo máximo de inclinação não variar com o acréscimo de peso à caixa. Portanto, seu valor é uma grandeza que se pode associar às duas superfícies. Tal grandeza é denominada coeficiente de atrito estático entre as superfícies e é designada pelo símbolo μ. Podemos, portanto reescrever a última equação na forma:
Esta é a lei que descreve o atrito estático entre duas superfícies. O atrito estático pode ser 
qualitativamente interpretado de forma simples. As saliências das duas superfícies se interpenetram, 
e isso provoca um certo ancoramento entre elas. A interpenetração cresce quando os dois corpos 
são pressionados um contra o outro. Dependendo da força N

 por unidade de área, isto é, N/A. 

Como 
o número de pontos de ancoramento é proporcional à área A, 

a força de atrito acaba sendo 
proporcional a N

[2].
Esta é a lei que descreve o atrito estático entre duas superfícies. O atrito estático pode ser qualitativamente interpretado de forma simples. As saliências das duas superfícies se interpenetram, e isso provoca certo ancoramento entre elas. A interpenetração cresce quando os dois corpos são pressionados um contra o outro. Dependendo da força N por unidade de área, isto é, N/A. Como o número de pontos de ancoramento é proporcional à área A, a força de atrito acaba sendo proporcional a N.
Materiais utilizados
-Plano inclinado
-Dois pesos de massas 20g e 50g
-Régua 
Procedimento
Inicialmente, conferimos o peso das massas e as resoluções do equipamento. Feito isso colocamos o peso encima do plano inclinado com o ângulo igual à zero, uma pessoa ficou responsável por subir o plano com o intuito do angulo aumentar bem devagar até o ponto em que o peso começasse a se deslocar, nesse momento, parávamos de aumentar o ângulo e as anotações eram feitas da altura máxima até o ponto de deslocamento do peso. Repetimos o experimento por 25 vezes com cada peso com o intuito de obter dados mais concretos.
Resultados e Discussão
De acordo com o experimento realizado em sala, obtivemos os seguintes valores:
	 
	M1=20g
	M2=50g
	AO=30cm
	1
	15,8
	18,3
	
	
	2
	17,3
	15,7
	
	
	3
	16,7
	14,5
	
	
	4
	17,8
	16,1
	
	
	5
	16,1
	14,7
	
	
	6
	20,3
	13,6
	
	
	7
	15,3
	12,7
	
	
	8
	17,0
	12,6
	
	
	9
	17,0
	14,9
	
	
	10
	16,0
	12,7
	
	
	11
	14,7
	13,0
	
	
	12
	16,7
	11,9
	
	
	13
	16,3
	10,6
	
	
	14
	17,0
	13,1
	
	
	15
	15,1
	16,7
	
	
	16
	16,5
	14,4
	
	
	17
	14,9
	11,6
	
	
	18
	13,1
	12,6
	
	
	19
	14,9
	16,2
	
	
	20
	17,9
	11,8
	
	
	21
	16,0
	11,4
	
	
	22
	16,7
	11,7
	
	
	23
	14,7
	14,4
	
	
	24
	14,9
	14,4
	
	
	25
	15,1
	13,4
	
	
A resolução do instrumento de medição equivale a 0,1cm.
Para saber o tipo de incerteza, foi necessário realizar os cálculos para determinar a flutuação. Com isso, chamamos no valor:
ΔFm1= 
ΔFm2= 		Podemos dizer então que ambos são de interceza tipo A, pois Δf ˃ Δr.
Para calcular a incerteza relativa, usamos a formula:
ΔXr = .100%
Onde é o desvio absoluto e o é a média calculada dos dados. Com isso, chegamos aos determinados resultados:
M1= 16,1 ± 0,26cm
M2= 13,2 ± 0,38cm
Sendo assim, 𝝻e1 e 𝝻e2 são compatíveis pois realizando os cálculos, chegamos em um resultado de 0,44 (sendo < 2,5).
Conclusão
 A partir do procedimento experimental realizado, foi possível realizar um estudo prático sobre o atrito estático. Aprendemos que existem basicamente duas formas de atrito e que os coeficientes de atrito dependem da natureza do material e do grau de polimento das superfícies atritadas. A demais se constatou que o atrito depende da área de contato e que ele nem sempre assume o sentido oposto ao movimento, mas também pode ser força causadora de deslocamentos. O experimento foi complicado e trabalhoso, pois o método utilizado não trouxe confiança nos dados. A força utilizada para puxar e para manter o bloco em movimento uniforme variava bastante comprometendo o resultado final.
Biografia utilizada
Apostila do curso
TAYLOR, John R. Introdução à analise de erros: o estudo de incertezas em medições físicas. 2009