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Versão 2019/1 – v.1 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO AMAPÁ Campus Macapá Coordenação do Curso de Licenciatura em Física Roteiro de Atividade Experimental Curso Licenciatura em química Local ENSINO REMOTO Componente Curricular Física experimental Dia / Horários Terça-feira 11:05 às 12:45 Professor Msc. Elys Da Silva Mendes Turma 2019.1/ 3oSemestre Discente: Erica Cristina Sousa dos Santos DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE ATRITO INTRODUÇÃO A força de contato que atua na superfície de um corpo sempre se opõe a tendência de escorregamento ou deslizamento em relação à superfície de um plano chamada força de atrito. As forças de atrito são muito importantes na vida cotidiana; provocam desgastes nas peças móveis das máquinas e são responsáveis pelo aumento da energia interna das mesmas, porque as peças aquecem. Por outro lado, sem atrito não haveria transmissão do movimento por correias, não poderíamos caminhar, nem escrever e até mesmo uma corrente de ar poderia fazer com que os móveis se movessem. Para o cálculo da força de atrito (Eq 1) existem, além na força normal (N), dois tipos de coeficientes de atrito: coeficiente de atrito dinâmico e estático (μ), esses coeficientes dependem do material do material que compõe o corpo estudado. Para que tal coeficiente seja determinado, é necessário que haja um equacionamento de um corpo P em um plano inclinado (HALLIDAY,2012). Eq 1: Fat=μ.N Para isto, foi utilizado um plano inclinado, onde os materiais (borracha e madeira) foram colocados inicialmente parados sobre o plano até que em uma determinada inclinação o movimento se inicia. OBJETIVOS Objetivo Geral: • Calcular o coeficiente de atrito entre superfícies diferentes usando duas metodologias, e comparar o resultado. Objetivo Específicos: • Compreender a força de atrito através do experimento. Versão 2019/1 – v.1 • Determinar a dependência da força de atrito com a área de contato entre as duas superfícies. • Compreender o coeficiente de atrito estático e dinâmico. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Materiais utilizados 01 Dinamômetro de 2N (Newton) 01 Superfície de PVC 01 Bloco de madeira Superfície horizontal 1. Calibrou-se o dinamômetro antes de realizar os experimentos. 2. Colocou-se o bloco de madeira em repouso, com a parte maior da madeira voltada para baixo e foi marcada sua posição. Com o dinamômetro com força menor que 2N paralelo a superfície foi puxada suavemente 3. Foi aumentado vagarosamente a força aplicada, e afastando o dinamômetro para determinar a força que o bloco começou a movimentar. Esse método foi realizado 5 vezes e calculado a média. 4. Pesou-se o bloco de madeira. 5. Foi utilizada a segunda lei de newton para calcular o peso do bloco. Plano inclinado 1. Colocou-se o bloco de madeira encima da superfície de PVC, com a maior parte da madeira voltada para baixo. 2. Aumentou-se vagarosamente a inclinação da rampa até o corpo começar a deslizar 3. Foi verificado o ângulo indicado no goniômetro. 4. O todo o procedimento foi realizado 5 vezes e foi anotada sua tangente. RESULTADOS e DISCUSSÃO 1. SUPERFÍCIE PLANA Quando um corpo se encontra em repouso temos que a soma das forças atuantes nele é zero, ou nula, assim temos que o módulo da força normal (N) é igual ao módulo da força peso (P) que age sobre o corpo, como mostrado na figura 1 (HALLIDAY,2012). Versão 2019/1 – v.1 Figura 1: Bloco em superfície horizontal Fonte: Google imagens Σ Fy = 0 N – P = 0 N = P Foram realizados os experimentos 5 vezes e analisados os seus valores para posteriormente tirar a média da força necessária para iniciar o movimento, como mostrado no gráfico abaixo. Quadro 1: Testes realizados para iniciar o movimento Fonte: O autor A partir desses resultados foi calculado o peso do bloco pela formula P=m.g. Massa do bloco: 0,0917g Gravidade: 9,81m/s2 P = 0,0917 . 9,81 P = 0,899577 N Após esse resultado foi calculado o coeficiente de atrito entre a madeira e a superfície PVC. A força de atrito (Fat) é diretamente à força normal (N) e depende do material constituinte do corpo, pois cada material possui um coeficiente de atrito (μ) diferente, e ainda tem – se que para uma interação entre duas superfícies que não desenvolvam movimento uma em relação a outra usamos o coeficiente de atrito (μ ). A força de atrito pode então ser calculada pela seguinte equação (HALLIDAY,2012). Força necessária para iniciar o movimento - madeira Teste 1 Teste 2 Teste 3 Teste 4 Teste 5 Força média Fat 0,23 0,22 0,24 0,20 0,21 0,22 Versão 2019/1 – v.1 μ = 𝐹𝑎𝑡 𝑃 μ = 0,22 0,89 = 0,24. Refazendo o mesmo experimento, porem utilizando uma superfície de borracha, foram obtidas em 5 testes, como mostrado no quadro 2. Quadro 1: Testes realizados para iniciar o movimento. Fonte: O autor Utilizando o valor do bloco do valor passado, logo: μ𝑏𝑜𝑟𝑟𝑎𝑐ℎ𝑎 = 0,65 0,89 = 0,73. Comparando ambos os coeficientes de atrito madeira-borracha a razão desta conta é 3 vezes maior que o bloco de madeira, utilizando a superfície de PVC. 2. PLANO INCLINADO O bloco de madeira foi colocado em um plano inclinado com superfície de PVC, com a área de madeira de maior contado voltada para baixo e marcada sua posição inicial, foi-se inclinando vagarosamente até descobrir o momento que o corpo de prova começou a deslizar e verificou-se o seu ângulo no goniômetro. O teste foi realizado 5 vezes como mostrado no quadro 3. Quadro 3: Inclinação em graus para o início do movimento - superfície de madeira Teste 1 Teste 2 Teste 3 Teste 4 Teste 5 Inclinação média Tan α 14,5o 15o 14o 13,8o 14,1o 14,28o 0,25 Fonte: O autor O procedimento foi realizado novamente, porém foi alterada a sua superfície como mostrado no quadro 4. Força necessária para iniciar o movimento - madeira Teste 1 Teste 2 Teste 3 Teste 4 Teste 5 Força média Fat 0,68 0,69 0,70 0,62 0,60 0,658 Versão 2019/1 – v.1 Quadro 4: Inclinação em graus para o início do movimento - superfície de Borracha Teste 1 Teste 2 Teste 3 Teste 4 Teste 5 Inclinação média Tan α 36,2o 36,4o 37,0o 36,0o 37,8o 36,68o 0,74 Fonte: O autor Fazendo então a comparação dos coeficientes de atrito dos resultados dos quadros 3 e 4. Quadro 5: valores dos coeficientes de atrito e tangentes Relação entre coeficiente de atrito e superfície de contato Coeficiente de atrito calculado em superfície horizontal Tangente de α Madeira - PVC 0,247 0,25 Borracha - PVC 0,739 0,74 Fonte: O autor Ou seja, fazendo a relação do coeficiente de atrito da madeira e a superfície inclinada mostrada anteriormente temos o resultado de que a superfície está de no intervalo esperado. Para a borracha temos um erro inferior e próximo a 10%. De acordo com o item 4 (figura 1), observa-se que a superfície de borracha oferece mais resistência ao deslocamento do bloco que a superfície de PVC. O efeito do coeficiente de atrito sobre a força necessária iniciar o deslocamento no bloco de madeira e que: quanto maior for o coeficiente de atrito, maior será a força aplicada/necessária para deslocar o bloco de madeira. Figura 1: Observação feita no item 4. Fonte: O autor. Versão 2019/1 – v.1 CONCLUSÕES Com os resultados do experimento foi possível observar uma pequena variação de coeficientes de atrito para o mesmo sistema (madeira - borracha). Pode-se concluir que não é necessário saber a massa do objeto para determinar o coeficiente de atrito, bastando apenas saber o ângulo de iminência do movimento. O ânguloencontrado é aproximado, visto que a obtenção das medidas ocorreu quando o objeto começou a deslizar. Em consequência dessa aproximação de ângulo o valor do coeficiente de atrito também deverá ser um valor aproximado, já que o seu valor depende do ângulo de inclinação do plano, e ao fato de este ângulo ter variado bastante durante o experimento. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de física. 9.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. v. 2.
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