Relatório Força de Atrito - 00262766

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ROTEIRO/RELATÓRIO DE LABORATÓRIO DE FÍSICA 
RA NOME 
00262766 Natalia Lopes Chessa 
 
FORÇA DE ATRITO 
 
OBJETIVOS: 
• 
 
INTRODUÇÃO TEÓRICA: 
1– Introdução 
 
Como se sabe, a força de atrito é uma força de resistência ao movimento que aparece quando se arrasta ou tenta-se arrastar um corpo 
que está comprimido contra uma superfície áspera. 
 
A existência da força de atrito é facilmente compreendida ao se analisar microscopicamente as superfícies de contato e perceber a 
existência de rugosidades que dificultam o deslizamento entre as superfícies. 
 
2– Atrito estático 
 
Quando se tenta arrastar um corpo sobre uma superfície áspera e não se consegue, a força que está sendo exercida é anulada pela força 
de atrito. Esta força de atrito que atua enquanto não existe deslizamento relativo entre os corpos em contato é denominada força de atrito estático. 
Considere, por exemplo, um corpo inicialmente em repouso sobre um plano horizontal. Imagine que seja aplicada ao corpo uma força 
horizontal F que tende a movimentá-lo. A força F é a força motriz, que movimenta, ou tenta movimentar o corpo. 
 
Enquanto o corpo permanecer em repouso, a intensidade da força motriz F deve ser igual à da força de atrito, devido à condição de equilíbrio 
(força resultante nula). Se, por exemplo, a força F tiver intensidade igual a 1 N e o corpo não se mover, a força de atrito que atua no corpo terá 
intensidade igual a 1 N também. Se F cresce para 2 N e o corpo continua em repouso, é porque a força de atrito também cresce para 2N. 
 
 
 
 
Assim, enquanto o corpo permanecer em repouso: 
Fat = F 
Entretanto, é evidente que o valor da força de atrito não pode crescer indefinidamente; existe um valor máximo para a força de atrito 
estático. Este valor máximo é denominado força de atrito de destaque e aparece quando o corpo está na iminência de movimento. Podemos 
verificar experimentalmente que a intensidade da força de destaque é diretamente proporcional à intensidade da força normal (N) de contato entre 
as superfícies. A constante de proporcionalidade é chamada de coeficiente de atrito estático (e). Assim: 
 
Fat estático= e. N 
 
O coeficiente de atrito estático é um número puro que depende da natureza dos corpos em contato e do seu estado de polimento ou 
lubrificação. 
Para iniciar o movimento é preciso que a intensidade da força F seja maior que a força de atrito de destaque. 
 
3– Atrito dinâmico/cinético 
 
A força de atrito que atua no corpo depois de iniciado o movimento é denominada força de atrito cinético (ou dinâmico). 
Pode-se verificar experimentalmente que, para superfícies homogêneas e, dentro de certos limites, o atrito dinâmico tem intensidade 
constante para um determinado par de superfícies e não depende da velocidade relativa entre elas. A intensidade da força de atrito dinâmico é 
diretamente proporcional à intensidade da força normal (N) e a constante de proporcionalidade é chamada de coeficiente de atrito cinético (c). 
 
Fat = c.N 
 
4– Variação do atrito 
 
Construindo-se um gráfico representando o valor da força de atrito em função do valor da força motriz aplicada, tem-se: 
 
 
 
Analisando este gráfico observe que, enquanto o atrito for estático, as intensidades da força de atrito e da força motriz são iguais; iniciando 
o movimento, a intensidade da força de atrito diminui e, em seguida, passa a ser constante, independente do valor da força motr iz e da velocidade 
relativa entre os corpos. 
Além disso, pode-se verificar experimentalmente que as forças de atrito são praticamente independentes da área de contato, para um 
mesmo corpo na mesma superfície. Se, por exemplo, uma pessoa empurrar uma caixa de madeira sobre uma determinada superfície, o atrito será 
o mesmo qualquer que seja a posição da caixa, nas duas situações representadas a seguir: 
 
Assim, os coeficientes de atrito dependem exclusivamente da natureza das superfícies de contato e do seu estado de lubrificaç ão. Não 
dependem da área de contato e nem da velocidade relativa entre as superfícies. É claro que, como todas as conclusões baseadas unicamente em 
resultados experimentais, as observações anteriores são válidas dentro de certos limites. 
 
MATERIAIS VALORES TÍPICOS DE: 
 e c 
 
aço-aço 0,15 0,09 
aço-gelo 0,03 0,01 
madeira-couro 0,5 0,4 
madeira-madeira 0,5 0,3 
ferro forjado-bronze 0,19 0,18 
borracha-concreto seco 1,0 0,7 
 
Em geral, para um mesmo par de superfícies, o coeficiente de atrito estático é maior que o cinético. Entretanto, para efeito de simplificação, 
muitas vezes considera-se que os dois coeficientes são aproximadamente iguais, para um mesmo par de superfícies. Quando o enunciado de uma 
questão se referir ao coeficiente de atrito sem especificar se é estático ou cinético, considera-se que: 
 
e = c =  
 
Neste caso, o gráfico anterior, da intensidade da força de atrito em função da força motriz, adquire o aspecto representado a seguir: 
 Fat 
 
 
 
 
Um erro que se comete freqüentemente, é pensar que a força de atrito é sempre contrária ao movimento e de intensidade igual a  . N. Na 
verdade, a força de atrito é contrária ao movimento de escorregamento entre as superfícies, se este movimento existir (atrito cinético). Se não 
houver escorregamento entre as superfícies, o atrito é estático e possui sentido contrário à tendência de escorregamento. 
Por exemplo, imagine uma caixa colocada sobre a carroceria de um caminhão, simplesmente apoiada sobre a sua superfície. Cons idere 
que o caminhão estava em repouso e, em um determinado instante, começa a se mover. Se a caixa não escorregar, a força de atrito que atua ne la 
é estática e tem sentido para frente (em relação ao caminhão) porque ela tende a escorregar para trás. 
 
Quanto à intensidade da força de atrito, apenas a força de atrito cinética e a força de atrito de destaque é que têm intensidade igual a .N. 
O atrito estático, em geral, tem intensidade igual à da força motriz e vale, no máximo, .N (atrito de destaque). Resumindo: 
 
Sem escorregamento: 0  F
at
  e . N 
Com escorregamento: Fat = C . N 
 
MATERIAL: 
• Simulações Phet : 
https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/motion-series/latest/motion-series.html?simulation=forces-and-motion 
 
EXPERIMENTO: 
 
 M = 25kg μest = 0,5 μcin = 0,5 Fat = 122,5 N 
 
Tabela 1 
 F (N) FR 
(N) 
a(m/s2) V0 (m/s) d (m) 
1 155,25 122,5 4,9 1,4 0,2 
2 161 122,5 4,9 1,98 0,4 
3 166,75 122,5 4,9 2,21 0,5 
4 178,25 122,5 4,9 2,42 0,6 
5 184 122,5 4,9 3,13 1,0 
F 
https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/motion-series/latest/motion-series.html?simulation=forces-and-motion
 
 
6 189,75 122,5 4,9 4,2 1,8 
7 195,5 122,5 4,9 4,64 2,2 
8 207 122,5 4,9 5,05 2,6 
 
Cálculos: 
 
𝑭𝒂𝒕 = 𝛍 . 𝐍 
𝑭𝒂𝒕 = 𝛍 . 𝐦 . 𝐠 
𝑭𝒂𝒕 = 𝟎, 𝟓 . 𝟐𝟓 . 𝟗, 𝟖 
𝑭𝒂𝒕 = 𝟏𝟐𝟐, 𝟓 N 
𝑭𝒓 = 𝐦 . 𝐚 
𝟏𝟐𝟐, 𝟓 = 𝟐𝟓 . 𝐚 
𝒂 = 𝟒, 𝟗 𝒎/𝒔² 
 
𝑽2 = 𝑽𝒐2 + 𝟐 . 𝐚 . 𝐝 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝒂 . 𝒅 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝟒, 𝟗 . 𝟎, 𝟐 
𝑽𝒐 = √𝟏, 𝟗𝟔 
𝑽𝒐 = 𝟏, 𝟒 𝒎/𝒔 
 
𝑽2 = 𝑽𝒐2 + 𝟐 . 𝐚 . 𝐝 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝒂 . 𝒅 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝟒, 𝟗 . 𝟎, 𝟒 
𝑽𝒐 = √𝟑, 𝟗𝟐 
𝑽𝒐 = 𝟏, 𝟗𝟖 𝒎/𝒔 
 
𝑽2 = 𝑽𝒐2 + 𝟐 . 𝐚 . 𝐝 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝒂 . 𝒅 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝟒, 𝟗 . 𝟎, 𝟓 
𝑽𝒐 = √𝟒, 𝟗 
𝑽𝒐 = 𝟐, 𝟐𝟏 𝒎/𝒔 
 
 
𝑽2 = 𝑽𝒐2 + 𝟐 . 𝐚 . 𝐝 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝒂 . 𝒅 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝟒, 𝟗 . 𝟎, 𝟔 
𝑽𝒐 = √𝟓, 𝟖𝟖 
𝑽𝒐 = 𝟐, 𝟒𝟐 𝒎/𝒔 
 
𝑽2 = 𝑽𝒐2 + 𝟐 . 𝐚 . 𝐝 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝒂 . 𝒅 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝟒, 𝟗 . 𝟏, 𝟎 
𝑽𝒐 = √𝟗, 𝟖 
𝑽𝒐 = 𝟑, 𝟏𝟑 𝒎/𝒔 
 
𝑽2 = 𝑽𝒐2 + 𝟐 . 𝐚 . 𝐝 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝒂 . 𝒅 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝟒, 𝟗 . 𝟏, 𝟖 
𝑽𝒐 = √𝟏𝟕, 𝟔𝟒 
𝑽𝒐 = 𝟒, 𝟐 𝒎/𝒔 
 
 
 
 
𝑽2 = 𝑽𝒐2 + 𝟐 . 𝐚 . 𝐝 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝒂 . 𝒅 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝟒, 𝟗 . 𝟐, 𝟐𝑽𝒐 = √𝟐𝟏, 𝟓𝟔 
𝑽𝒐 = 𝟒, 𝟔𝟒 𝒎/𝒔 
𝑽2 = 𝑽𝒐2 + 𝟐 . 𝐚 . 𝐝 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝒂 . 𝒅 
𝑽𝒐2 = 𝟐 . 𝟒, 𝟗 . 𝟐, 𝟔 
𝑽𝒐 = √𝟐𝟓, 𝟒𝟖 
𝑽𝒐 = 𝟓, 𝟎𝟓 𝒎/𝒔 
 
 
Responda: 
1) Um bloco de massa m = 10 kg movimenta-se numa mesa horizontal sob ação de uma força horizontal F de intensidade 
30 N. O coeficiente de atrito dinâmico entre o bloco e a mesa é μ = 0,20. Sendo g = 9,8 m/s2, determine a aceleração do 
bloco. 
 
𝑭𝒓 = 𝒎 . |𝒂| 
 
𝑵 = ? 
𝑵 = 𝒎 . 𝒈 
𝑵 = 𝟏𝟎 . 𝟗, 𝟖 
𝑵 = 𝟗𝟖𝑵 
 
𝑭𝒂𝒕 = 𝛍 . 𝐍 
𝑭𝒂𝒕 = 𝟎, 𝟐 . 𝟗, 𝟖 
𝑭𝒂𝒕 = 𝟏𝟗, 𝟔𝑵 
 
𝑭 − 𝑭𝒂𝒕 = 𝒎 . 𝒂 
𝟑𝟎 − 𝟏𝟗. 𝟔 = 𝟏𝟎 . 𝒂 
𝒂 =
𝟏𝟎, 𝟒
𝟏𝟎
 
𝒂 = 𝟏, 𝟎𝟒 𝒎/𝒔² 
 
 
 
 
 
2) Um caixote de peso 80 N, inicialmente em repouso sobre o solo horizontal, é empurrado por uma força F, também 
horizontal, de intensidade 24 N. 
 
 
Determine a velocidade que o caixote adquire ao fim de 10 s, sabendo que o coeficiente de atrito entre o caixote e o solo é 
0,25 (use: g = 9,8 m/s2). 
 
𝑭𝒓 = 𝒎 . |𝒂| 
 
𝑭𝒂𝒕 = 𝛍 . 𝐍 
𝑭𝒂𝒕 = 𝟖𝟎 . 𝟎, 𝟐𝟓 
𝑭𝒂𝒕 = 𝟐𝟎𝑵 
 
𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒅𝒐 𝒄𝒂𝒊𝒙𝒐𝒕𝒆 = 𝟖 𝒌𝒈 
 
𝑭𝒓 = 𝑭 − 𝑭𝒂𝒕 
𝒎 . 𝒂 = 𝟐𝟒 − 𝟐𝟎 
𝟖 . 𝒂 = 𝟒 
𝒂 = 𝟎, 𝟓 𝒎/𝒔² 
 
𝒎 . 𝒂 = 𝟐𝟒 − 𝟐𝟎 
𝑽𝒇 = 𝑽𝒐 + 𝒂 . 𝒕 
𝑽𝒇 = 𝟎 + 𝟎, 𝟓 . 𝟏𝟎 
𝑽𝒇 = 𝟓 𝒎/𝒔