Relatório Física Experimental Força De Atrito

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO - UFMA
CENTRO DE CIÊNCIAS SOCIAIS, SAÚDE E TECNOLOGIA – CCSST
CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
NATHIANY ALBURQUERQUE LUCENA
SILENE MARIA ALVES BARROS
 RAFAEL VILARINS SILVA 
Este experimento tem por finalidade primordial estudar o movimento de corpos em contato sob a ação de uma força, força essa que atua dobre o conjunto, provocando o deslizamento de um corpo sobre a superfície do outro. Neste caso, a superfície de apoio exerce uma força de reação devido ao atrito entre os mesmos. Esta força de reação é a então chamada força de atrito, a qual será o assunto relatado neste, identificando sua forma de atuação no movimento, bem como os tipos de forças que atuam sobre o conjunto como um todo. Ainda, usaremos de dados obtidos na realização experimental para elaboração gráfica, e de equações físicas e matemáticas tais como, equação da força e da reta, para através de métodos relativos entre ambas, permitir a determinação do coeficiente de atrito para o movimento.
�
Introdução
 Em física, o atrito é uma força natural que atua apenas quando um objeto está em contato mecânico com outro. Para existir a força de atrito deve haver movimentos relativos entre os corpos em contato, ou pelo menos a tendência de um se mover em relação ao outro graças à ação de outra(s) força(s) externa(s) a ele(s) aplicado. A força de atrito f é sempre paralela às superfícies em interação e é causada pela oposição que a superfície de um dos corpos opõe ao movimento relativo do outro. As “leis de forças” para o atrito são leis empíricas, formuladas por Amontons e Coulomb no século XVII. O fenômeno é extremamente complicado e depende fortemente do estado das superfícies em contato: grau de polimento, oxidação, presença ou não de camadas fluidas (água ou lubrificantes) e de contaminantes. Foi verificado experimentalmente que em muitos casos a força de atrito é proporcional à força normal N que é a força de contato que pressiona perpendicularmente um corpo contra o outro. Apesar de sempre paralelo às superfícies em interação, o atrito entre estas depende da 
Normal" �força normal� entre o objeto e a mesma; quanto maior for a força normal maior será o atrito. A constante de proporcionalidade é conhecida como coeficiente de atrito μ. Desta feita, f = μ N. Vale ressaltar também que a energia dissipada pelo atrito (sempre de forma irreversível) é completamente convertida em energia térmica que leva ao aumento da temperatura dos corpos que nele estão envolvidos.
Objetivo
 O desenvolvimento das atividades experimentais deste tem como objetivo primeiro à análise de movimento acelerado no contato de corpos que se deslocam sob ação de uma força quando existe uma interação de contato entre os mesmos, que é a chamada força de atrito. São ainda objetivos do experimento, provar que f = μ N= μ mg, definindo quais são as forças que atuam sobre o sistema, com posterior determinação das variáveis e constantes da equação de f, relacionando-as com as variáveis constantes de uma equação de reta e permitir a elaboração gráfica, por meio da qual seja possível determinar o coeficiente de atrito, utilizando, para isso, regressão linear.
Material Utilizado
Dinamômetro
Corpo de prova (bloco de madeira com superfície emborrachada)
Cilindros de metal de massas variadas
Superfície horizontal
Balança
Procedimento
Com o auxílio da balança foi realizada a medição do corpo de prova (bloco de madeira) e dos cilindros de metal.
Colocando o corpo de prova sobre uma mesa horizontal ligamos o dinamômetro ao mesmo
Puxamos o corpo, na horizontal, até o instante antes que ele se mova.
Medimos a força exercida sobre o corpo (leitura no dinamômetro) neste instante. (caso haja dúvida quanto aos resultados obtidos, repita o procedimento para aumentar a precisão da medida).
Repetimos os procedimentos acima colocando o cilindro de menor massa sobre o corpo de prova, e posteriormente realizando-os com a adição do conjunto de cilindros, um a um, de forma a obter vários valores de força e massa, conforme realizadas as medições. 
Resultados e Discussões
 Após a realização dos procedimentos experimentais, por intermédio dos dados obtidos e a aplicação dos mesmos obtemos os resultados necessários para o cumprimento dos objetivos esperados. Eis a discussão metodológica do experimento:
 Geralmente, quando empurramos (ou puxamos) um objeto, ele não entra em movimento. Isso ocorre porque também passa a atuar sobre ele uma outra força. Esta força, que aparece toda vez que um corpo tende a entrar em movimento é chamada força de atrito. O esquema abaixo mostra o modo como a força de atrito age no conjunto.
 As forças que atuam sobre um corpo são: a força peso exercida pela Terra, a força de sustentação exercida pelo plano ou força normal e a força de atrito exercida pelo contato entre o plano e o corpo. A força normal (N) surge sempre que um corpo é apoiado sobre uma superfície. Ela equilibra a força peso aplicada sobre um corpo e é sempre perpendicular às superfícies em contato, por isto é chamada de normal.
 
O atrito aparece sempre que duas superfícies em contato deslizam uma sobre a outra. Este efeito é sempre contrário ao movimento. A intensidade da força de atrito (Fat) é descrita em uma boa aproximação como sendo proporcional a força normal. A constante de proporcionalidade é chamada de coeficiente de atrito (μ). Em termos matemáticos:
 
Fat = μ. N
Onde N é a reação do plano igual ao peso do bloco. Por tratar-se de força de reação, N age em sentido contrário à força peso, tendo, porém a mesma intensidade desta. Assim, N = P = mg. Logo,
Fat = μ. m.g
Dos dados experimentais, elaboramos uma tabela com as medidas das massas dos corpos de prova obtidas no experimento.
	Corpos de prova
	Massas (em g)
	Bloco
	102,04
	Moeda I 
	22,49
	Moeda II
	22,51
	Moeda III 
	22,59
	Moeda IV
	50,01
	 Moeda V
	49,94
	Moeda VI
	49,93
As forças de atrito referentes a cada conjunto de prova submetido no experimento estão relacionadas abaixo.
	Conjunto de experimento
	Força de atrito (em N)
	Bloco
	0,18
	Bloco + moed. I
	0,26
	Bloco + moed.I + moed.II
	0,32
	Bloco + moed. I + moed.II + moed. III
	0,38
	Bloco + moed.l + moed. II + moed. III + moed. I
	0,58
	Bloco + moed. I + moed. II + moed. III + moed. IV + moed. V
	0,68
	Bloco + moed. I + moed. II + moed. III + moed. I V + moed. V + moed. VI
	0,82
A partir do conjunto de dados postulados acima construímos o gráfico da relação da força de atrito f em função das massas m dos corpos usados no experimento. (ver gráfico em anexo)
Do gráfico, utilizamos dados para estabelecer uma relação entre as variáveis da equação da força de atrito com as variáveis constantes da equação de uma reta, onde:
y = ax + b
Se o gráfico é de F em função de m temos: , onde é o coeficiente angular. Como o coeficiente angular é , se acharmos o coeficiente angula do gráfico e dividirmos pelo valor da aceleração da gravidade, teremos o valor do coeficiente de atrito.
Utilizando dois pontos no gráfico: e , podemos subtrair a segunda equação da primeira equação, assim teremos:
 ( 
Utilizando as e 	temos que: ( 
a = 0,82-0,38 / 0,31- 0,166 ( a= 3
, esse é o coeficiente angular. Agora dividimos pelo valor da aceleração da gravidade, e teremos o valor do coeficiente de atrito.
 ( µ = ( 
Considerando a margem de erro dos instrumentos utilizados para fazer as medidas, então podemos dizer que .
Conclusão
De acordo com os nossos cálculos, o coeficiente de atrito do bloco de madeira utilizado é 0,3. De acordo com pesquisas feitas, verificamos que o coeficiente de atrito da madeira varia de acordo com a superfície que ela está em contato. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de Física Básica. 5ª edição. São Paulo: Edigard Blücher, 2002.
Robert Resnick, David Halliday e Kenneth S. Krane:Física 1. 5ª edição. Editora LTC, 20�