Roteiro Experimento 4

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Universidade Federal do Pará 
Campus Universitário de Tucuruí 
Faculdade de Engenharia Mecânica 
Laboratório Básico I 
 
EXPERIÊNCIA 04 – Plano inclinado e determinação dos coeficientes de atrito estático e 
cinético. 
1. Objetivos 
a) Comparar atrito estático com atrito cinético; 
b) Classificar forças de atrito; 
c) Determinar coeficientes de atrito estático e cinético; 
d) Estudar a dependência do coeficiente de atrito estático com a rugosidade do material e com 
a área da superfície. 
e) Aplicar as leis de Newton ao plano inclinado. 
2. Introdução 
A força de atrito estático, fe, entre duas superfícies pode ser obtida da forma fe ≤ µeN em que µe 
é o coeficiente de atrito estático e N é o módulo da força Normal. O valor do coeficiente de 
atrito estático depende da natureza do material e não deve depender da área de contato entre as 
superfícies. Se há uma força resultante �⃗�𝑟 em uma dada direção sobre um objeto em repouso 
que está sobre uma superfície, este objeto irá se mover quando esta força aplicada for igual ao 
valor máximo de fe. Neste experimento vamos determinar o coeficiente de atrito estático entre 
um bloco de madeira de faces lisa e rugosa, a primeira parte do experimento o movimento 
ocorrerá na horizontal e na segunda parte, o movimento se dará em um plano inclinado. 
3. Material: 
a) Dinamômetro de 2 N; 
b) Bloco de madeira com uma face esponjosa; 
c) Conjunto plano inclinado + rampa de auxiliar de plástico 
d) Pesos. 
4. Atividades 
4.1. Parte I 
a) Limpe o bloco de madeira e a plataforma com uma flanela. Evite colocar as mãos sobre a 
plataforma e a superfície do bloco de madeira que ficará em contato com a plataforma; 
b) Meça a massa e o peso do bloco usado e anote; 
c) Com o bloco de madeira sobre a mesa e mantendo o dinamômetro paralelo a superfície 
aplique as forças indicadas na tabela. Realize o experimento para ambas as faces (lisa e 
esponja). Qual o valor estimado da menor força aplicada capaz de iniciar o movimento 
relativo entre o bloco de madeira e a superfície da mesa? E entre a parte esponjosa e a 
superfície da mesa? 
Superfícies de 
contato 
Madeira e mesa Esponja e mesa 
Força aplicada (N) Ocorrência de movimento (sim ou não) 
0.20 
0.40 
0.60 
0.80 
1.00 
1.20 
 
d) Compare as respostas anteriores e justifique as diferenças. 
e) Segundo suas observações o que você deve admitir para justificar uma força resultante nula 
no intervalo inicial em que a força aplicada não foi capaz de mover o bloco de madeira? 
f) De acordo com o que exposto em sala, determine o valor da força Normal N que atua 
verticalmente sobre o bloco de madeira usado no experimento; 
g) Determine o coeficiente de atrito estático µe nos três casos estudadas neste experimento e 
suas respectivas incertezas; 
h) É valido afirmar que o valor do coeficiente de atrito estático 𝜇𝑒 entre as superfícies 
estudadas é fixo e pode com certeza ser “tabelado”? Justifique sua resposta. 
i) Segundo a lei empírica de da Vinci a força de atrito é independente da área de contato entre 
o objeto e a superfície; 
j) Faça o mesmo modificando a superfície que fica em contato com a mesa de forma que a 
área da superfície em contato com a mesa seja diferente da anterior. 
k) Em seguida, puxe o bloco de madeira, com a face rugosa sobre a superfície, de forma a 
mantê-lo em movimento com velocidade baixa e aproximadamente constante. Anote o valor 
da força aplicada. Repita o procedimento no mínimo 5 vezes e, para cada medida, anote o 
valor da força aplicada em uma tabela. 
l) Repita o procedimento com o bloco de madeira com a face lisa sobre a superfície horizontal. 
m) A partir dos dados obtidos com o bloco em movimento, estime o valor da força de atrito 
cinético, fc, para cada caso. 
n) Estime o valor do coeficiente de atrito cinético, µc, entre as superfícies do bloco e a mesa, 
em cada caso. 
o) Discuta os resultados encontrados. 
4.2. Parte II 
a) Com a parte esponjosa do bloco de madeira em contato com a rampa auxiliar do plano 
inclinado, aumente a inclinação usando o parafuso de elevação. Anote na tabela o valor do 
ângulo para o qual ocorreu o deslizamento; 
b) Faça o diagrama de forças para a condição inicial de inclinação θ = 15°. E justifique o 
motivo pelo qual a componente Px do peso do bloco não é capaz de colocar o mesmo em 
movimento; 
c) Mantendo a parte lisa de madeira do corpo de prova em contato com a rampa auxiliar eleve-
a continuamente (aumente a inclinação θ) até começar o deslizamento. Anote na tabela o 
valor do ângulo para o qual ocorreu o deslizamento. 
Medidas 
Inclinação 
Rugosa Madeira 
1 
2 
3 
4 
5 
Ângulo médio 
 
d) Faça o diagrama de forças para o bloco considerando desta vez o ângulo médio de 
ocorrência do movimento. Calcule a força de atrito estática máxima. Nesta situação em que 
o bloco começa a se mover, determine o coeficiente de atrito estático pela relação de Euler 
µ𝑒 = tan𝜃𝑐. Demonstre essa relação; 
e) Modifique a face de contato entre as superfícies e repita o procedimento anterior. Anote os 
valores na tabela; 
f) Aumente a massa do bloco colocando algumas massas sobre o bloco. Escolha a face lisa de 
madeira para ficar em contato com a superfície. Anote esses valores na tabela e repita o 
procedimento anterior. 
g) Obtenha o coeficiente de atrito estático para cada caso e sua incerteza e discuta seus 
resultados. 
h) Compare os valores encontrados para cada caso e justifique seu resultado. 
i) Com os valores tabela analise a dependência do coeficiente de atrito estático com a força 
normal superfície. Verifique se seu resultado é compatível com a relação de Euler. 
5. Bibliografia 
 RESNICK, R., HALIDAY, D., Fundamentos da Física, Volumes I e II, 6ª Edição, Livros 
Técnicos Científicos, 1996 
 SERWAY, R. A., Física, Volumes I e II, 3ª Edição, Livros Técnicos e Científicos, 1992. 
 RAMOS, Luis Antônio Macedo, Física Experimental, Porto Alegre, Mercado Aberto, 1984. 
 DANO, Higino S., Física Experimental I e II, Caxias do Sul, Editora da Universidade de 
Caxias do Sul, 1985. 
 SILVA, Wilton Pereira, CLEIDE, M. D., Tratamento de Dados Experimentais, 2ª Edição, 
João Pessoa, Editora Universitária, 1998. 
 VUOLO, Jose Henrique, Fundamentos da Teoria de Erros, 2ª Edição, Editora Edgar Blucher. 
 CRUZ, Carlos H. B., FRAGNATO, H. L., Guia para Física Experimental, Instituto de Física 
Universidade Estadual de Campinas - Unicamp, 1997. 
 GOLDEMBERG, JOSÉ, Física Geral e Experimental, Volume I.