Relatório de Laboratório de Física

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Universidade Federal de Lavras
Departamento de exatas
	
Renan Gonçalves
Jéssica Araújo
Mauro Pacheco
Turma: 19B
LEIS DO ATRITO 
 
Lavras – MG
2014
1. OBJETIVOS
Os objetivos a serem alcançados com os experimentos propostos são:
Encontrar experimentalmente a força de atrito estático em diferentes situações.
Encontrar o coeficiente de atrito cinético e compará-lo ao coeficiente de atrito estático
Analisar os coeficientes de atritos nas diversas experiências.
Observar fatores que alteram os coeficientes de atrito estático.
2. INTRODUÇÃO
	Na primeira aula no laboratório de física foram trabalhados os conceitos das leis de atrito. Forças de atrito são uma parte necessária de nossas vidas. Sem o atrito nosso sistema de transporte terrestre, desde o caminhar até os automóveis, não poderiam funcionar. O atrito permite que você comece a caminhar e, uma vez que já esteja em movimento, o atrito permite que você altere tanto sua rapidez quanto sua orientação.
	O atrito é um fenômeno complexo. Até o presente momento, para calcularmos a força ou aceleração de um corpo, considera-se que as superfícies por onde este se desloca, não exerce nenhuma força contra o movimento, ou seja, quando aplicada uma força, este se deslocaria sem parar. Mas sabemos que este é um caso idealizado. Por mais lisa que uma superfície seja, ela nunca será totalmente livre de atrito. Sempre que aplica-se uma força a um corpo sobre uma superfície, este parará.
	A força de atrito é caracterizada por:
Se opor ao movimento;
Depender da natureza e da rugosidade da superfície em contato(coeficiente de atrito);
Ser proporcional à força normal de cada corpo;
Transformar a energia cinética do corpo em outro tipo de energia que é liberada ao meio.
	A força de atrito é calculada pela seguinte relação:
Fat = μ . N,
onde μ é o coeficiente de atrito (adimensional) e N a força normal.
	Quando empurramos um carro, é fácil observar que até o carro entrar em movimento é necessário que se aplique uma força maior do que a força necessária quando o carro já está se movimentando. Isto acontece porque existem dois tipos de atrito: estático e dinâmico.
	O atrito estático é aquele que atua quando não há deslizamento dos corpos. A força de atrito estático máxima é igual a força mínima necessária para iniciar o movimento de um corpo. Quando um corpo não está em movimento a força da atrito deve ser maior que a força aplicada, neste caso, é usado no cálculo um coeficiente de atrito estático: μest.
Então:
Fatest = μest . N
	Já o atrito cinético é aquele que atua quando há deslizamento dos corpos. Quando a força de atrito estático for ultrapassada pela força aplicada ao corpo, este entrará em movimento, e passaremos a considerar sua força de atrito cinética. A força de atrito cinética é sempre menor que a força aplicada, no seu cálculo é utilizado o coeficiente de atrito cinético: μd.
Então:
Fatd = μd . N
3. MATERIAIS USADOS E PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
3.1. Materiais Usados
Utilizou-se no experimento os seguintes materiais:
01 Dinamômetro de 2 N com incerteza de 0,01 N;
01 Dinamômetro de 5 N com incerteza de 0,025 N;
01 Bloco retangular de madeira com gancho;
01 Bloco de madeira emborrachado com gancho;
3.2. Procedimento Experimental
 
	A primeira experiência foi realizada com um dinamômetro de 2 N e um bloco de madeira com gancho. O início do procedimento consistiu em ajustar a escala do dinamômetro de 2 N para fazer medidas na horizontal. Logo após prendeu-se o dinamômetro ao bloco de madeira, este estava com sua superfície maior voltada para baixo, sobre a placa de PVC, conforme a imagem abaixo:
Fig. 1: Bloco de madeira sendo puxado por um dinamômetro.
	Primeiramente foi aplicada uma força de 0,2 N, mantendo o dinamômetro paralelo à superfície, puxando-o vagarosamente e fazendo a leitura da força aplicada. O bloco não apresentou deslocamento (repouso). 
	Em seguida aplicou-se várias forças gradativas ao bloco, anotando as respectivas forças de atrito apresentadas. Após isso utilizou-se um dinamômetro de 5 N para medir o peso do bloco e consequentemente sua normal.
	O segundo experimento foi realizado da seguinte forma: o dinamômetro de 2 N foi prendido ao bloco de madeira e este estava com a superfície menor voltada para baixo, sobre a placa de PVC. Os passos para realizar esta experiência foram os mesmos da experiência 1. Com os dados obtidos pelo experimento e por meio de equações encontrou-se o coeficiente de atrito estático.
	A terceira experiência realizou-se da seguinte maneira: colocou-se dois blocos de madeira sobrepostos sobre a placa de PVC, com a superfície maior de madeira em contato com a placa. Logo após usou-se um dinamômetro de 5 N mantendo-o paralelo à superfície da mesa, puxando-o vagarosamente e fazendo a leitura da força aplicada sobre o bloco de madeira no instante em que ele entra em movimento (força de atrito estático). Com o dinamômetro de 5N mediu-se o peso de cada um dos dois blocos de madeira, consequentemente a normal do experimento em questão.
Fig. 2: Dois blocos de madeira sendo puxados por um dinamômetro.
	Quarta experiência: o bloco de madeira foi colocado com a superfície emborrachada voltada para baixo, em seguida prendeu-se o dinamômetro ao gancho do bloco. Mantendo o dinamômetro paralelo a superfície da mesa e puxando-o vagarosamente foi anotada a medida da força aplicada sobre o bloco de madeira no instante em que ele entra em movimento. O peso do bloco, logo após, foi medido com o dinamômetro de 5 N.
Fig. 3: Bloco de madeira com borracha na parte inferior sendo puxado por dinamômetro.
	Quinta experiência: com a superfície maior do bloco de madeira voltada para baixo, prendeu-se o dinamômetro de 2 N, mantendo-o paralelo a superfície da mesa e puxando-o vagarosamente, fazendo a leitura da força aplicada que mantém o bloco em Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) em uma trajetória de 20 cm. Em seguida, utilizando um dinamômetro de 5 N, o bloco em questão foi pesado, obtendo assim sua normal.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Força de Atrito Estático (Fae) – Experiência 1
Fig. 4: Representação das forças aplicadas sobre o bloco de madeira.
	O bloco de madeira se movimentou ao aplicar a força de 0,2 N? Não.
	Qual é a força de atrito (Fa)? 0,2 N.
	
	Menor valor aproximado da força que iniciou o movimento do bloco: (1,2 ± 0,01) N;
	Força de atrito estático: (1,2 ± 0,01) N;
	O peso do bloco de madeira: (2,54 ± 0,025) N;
	A força normal de reação: (2,54 ± 0,025) N;
	O coeficiente de atrito estático: (0,47 ± 0,0086).
Coeficiente de Atrito Estático e a Área da superfície de Contato – Experiência 2
	O bloco de madeira se movimentou ao aplicar uma força de 0,2 N? Não.
	
	Menor valor aproximado da força que iniciou o movimento do bloco: (0,8 ± 0,01) N;
	Força de atrito estático: (0,8 ± 0,01) N;
	Ao diminuir a área da superfície de contato, o que ocorre com a força de atrito estático? A força diminui.
	O peso do bloco de madeira: (2,54 ± 0,025) N;
	A força normal de reação: (2,54 ± 0,025) N;
	O coeficiente de atrito estático: (0,31 ± 0,007).
	Ao considerar-se a tolerância de erro admitida pode-se afirmar que os valores dos coeficientes das experiências 1 e 2 são iguais ou diferentes? São diferentes.
	
Força de Atrito Estático (Fae) e a Força Normal de Reação – Experiência 3
	O que ocorre com a força de atrito estático ao duplicar a força normal de reação? Aproximadamente dobra o seu valor. A força de atrito estático é diretamente proporcional à força normal de reação.
	 Força de atrito estático: (2,4 ± 0,025) N;
	Os pesos dos blocos de madeira 1 e 2: (2,54 ± 0,025) N e (2,54 ± 0,025) N;
	A força normal de reação: (5,08 ± 0,05) N;
	O coeficiente de atrito estático: (0,47 ± 0,009).
	Pode-se considerar que os valores dos coeficientes de arito estático nas experiências 1 (área maior) e 2 (área menor) e 3 (peso
maior) são iguais ou diferentes? 1 e 3 são iguais e 2 diferencia-se.
	
Relação entre a Força de Atrito Estático (Fae) e a Natureza das Superfícies em Contato – Experiência 4
	O que ocorre com a força de atrito estático quando muda a natureza da superfície de contato? A força de atrito estático altera, neste caso ela aumentou.
	Força de atrito estático: (1,8 ± 0,025) N;
	Peso do bloco de madeira: (2,54 ± 0,025) N;
	A força normal de reação: (2,54 ± 0,025) N;
	O coeficiente de atrito estático: (0,71 ± 0,0168).
	A força de atrito estático depende da natureza da superfície de contato.
	
Força de Atrito Cinético – Experiência 5
	Força de atrito cinético: (0,8 ± 0,01) N;
	Peso do bloco de madeira: (2,54 ± 0,025) N;
	A força normal de reação: (2,54 ± 0,025) N;
	O coeficiente de atrito cinético: (0,31 ± 0,007).
	O atrito estático é sempre maior que o cinético.
	Com a realização dos experimentos observou-se vários aspectos sobre as forças de atrito estático e cinético. A força de atrito estático vai variar de acordo com a força aplicada sobre o objeto até um valor máximo, que é quando o objeto entrará em movimento e passará a existir agora uma força de atrito cinética.
	Outro aspecto importante que foi observado é o fato da área de contato do objeto com a superfície interferir significadamente na força de atrito que atuara sobre o mesmo. Quanto maior a área maior será a força de atrito. O material do objeto também é de extrema importância na determinação da força de atrito, mas se mantermos a mesma área do objeto e aumentarmos sua massa, o coeficiente de atrito ainda será o mesmo. Isso é bem exemplificado ao comparar-se as experiencias 1 e 3.
	Por fim notou-se que a força de atrito estático será sempre maior que a força de atrito cinético, pois a força necessária para movimentar um corpo em repouso é maior do que a força necessária para o manter em movimento.
5. BIBLIOGRAFIA
1 – MÁXIMO, A., ALVARENGA, B. Física, 2ª ed., São Paulo, 2010. p. 84-89.v.I.
2 – TIPLER, P. A., MOSCA, G. Física, 5ª ed., São Paulo, 2010. p. 130-131.v.I.
6. APÊNDICE
Experiência 1
Fae = (1,2 ± 0,01), N = (2,54 ± 0,025)
μe = Fae/N
μe = 1,2/2,54 ± [(1,2 x 0,025 + 2,54 x 0,01)/(2,54)²]
μe = 0,47 ± [(0,03 + 0,0254)/6,45]
μe = (0,47 ± 0,0086)
Experiência 2
Fae = (0,8 ± 0,01), N = (2,54 ± 0,025)
μe = Fae/N
μe = 0,8/2,54 ± [(0,8 x 0,025 + 2,54 x 0,01)/(2,54)²]
μe = 0,31 ± [(0,02 + 0,0254)/6,45]
μe = (0,31 ± 0,007)
Experiência 3
Fae = (2,4 ± 0,025), N = (5,08 ± 0,05)
μe = Fae/N
μe = 2,4/5,08 ± [(2,4 x 0,05 + 5,08 x 0,025)/(5,08)²]
μe = 0,47 ± [(0,12 + 0,167)/25,8]
μe = (0,47 ± 0,009)
Experiência 4
Fae = (1,8 ± 0,025), N = (2,54 ± 0,025)
μe = Fae/N
μe = 1,8/2,54 ± [(1,8 x 0,025 + 2,54 x 0,025)/(2,54)²]
μe = 0,71 ± [(0,045 + 0,0635)/6,45]
μe = (0,71 ± 0,0168)
Experiência 5
Fac = (0,8 ± 0,01), N = (2,54 ± 0,025)
μc = Fac/N
μc = 0,8/2,54 ± [(0,8 x 0,025 + 2,54 x 0,01)/(2,54)²]
μc = 0,31 ± [(0,02 + 0,0254)/6,45]
μc = (0,31 ± 0,007)
� EMBED Microsoft Excel 97-Tabelle� ���
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_2147483647.xls
Planilha1
		Tabela 1: Leitura de forças aplicadas ao bloco, UFLA, Agosto/2014
		F(N)		0.2		0.4		0.6		0.8		1		1.2		1.4		1.6
		Fa		0.2		0.4		0.6		0.8		1		1.2		0.8		0.8
		Fonte: Levantamento de dados
_2147483646.xls
Planilha1
		Tabela 2: Leitura de forças aplicadas ao bloco, UFLA, Agosto/2014
		F(N)		0.2		0.4		0.6		0.8		1		1.2		1.4		1.6
		Fa		0.2		0.4		0.6		0.8		0.7		0.7		0.7		0.7
		Fonte: Levantamento de dados