Relatório Coeficiente de Atrito estático

Relatório Coeficiente de Atrito estático

CENTRO UNIVERSITÁRIO DO ESTADO DO PARÁ - CESUPA

EXPERIMENTOS FÍSICOS: Coeficiente de Atrito estático

JONATAS CELESTINO

MARISE

PABLO SALES

BELÉM

2011

Objetivo

Mostrar a existência de uma força que interage entre dois corpos, chamada força de atrito;

Determinar coeficiente de atrito estático entre polímero e madeira num plano inclinado e relacionar com valores encontrados em literatura.

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 (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.

  1. Fat=μ.N

Para isto, foi utilizado um plano inclinado, onde os materiais (aço e madeira) foram colocados inicialmente parados sobre o plano até que em uma determinada inclinação o movimento se inicia.

Fundamentação Teórica

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. (FIGURA01)

∑ Fy = 0

N – P = 0

N = P

Agora, quando exercemos uma força nesse mesmo bloco temos que surge uma força paralela à superfície e com sentido contrário a força que exercemos, o atrito. A força de atrito será sempre contrária ao movimento ou à tendência de movimento.

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 estático (μe ). A força de atrito pode então ser calculada pela seguinte equação:

Fate=μe.N

Supondo agora que um determinado corpo de peso P esteja sobre um plano inclinado, conforme FIGURA02.

É possível determinar uma relação entre a normal e a força de atrito, fazendo um equacionamento de equilíbrio do corpo.

(observar diagrama de corpo livre presente na figura 02)

Logo, obtém – se o coeficiente de atrito estático a partir da obtenção de inclinação do plano na iminência de movimento.

Arranjo experimental

Seguindo metodologia experimental, foram utilizados os seguintes materiais como corpos de prova: a) uma chapa de polimero; b) um bloco de madeira; c) dispositivo fornecido pelo professor (plano inclinado). FIGURA03

Procedimento experimental

Foi colocado o corpo de prova, na parte superior do plano inclinado, a chapa de polímero estava fixa ao plano, enquanto o bloco de madeira estava livre para deslizar sobre a chapa de polímero. Um integrante do grupo ficou encarregado de erguer vagarosamente a parte móvel do plano, fazendo assim com que o ângulo de inclinação do plano aumentasse gradativamente até que o objeto deslizasse, outro componente do grupo ficou encarregado de verificar em que ângulo ocorria a iminência do movimento. Tal procedimento foi repetido 6 vezes para que houvesse uma maior exatidão dos resultados encontrados.

Em seguida foram anotados os 6 ângulos encontrados, verificando–se qual o ângulo de maior ocorrência, após tratamento estatístico dos resultados obtidos.

Resultados

Obtemos os seguintes resultados:

Ângulo

Inicio(cm)

Fim(cm)

12°

0

41

18°

7

41

17°

10

41

20°

14

41

18°

20

41

16°

24

41

Media:

17°

12,5

41

Coeficiente de atrito da media do sistema:

μe = tag 

μe = tag17° = 0, 3057

Conclusão:

Com os resultados do experimento foi possível observar uma pequena variação de coeficientes de atrito estático para o mesmo sistema (polímero – madeira) , apesar da visível diferença em formato, espessura e massa dos dois corpos de prova. 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 ângulo encontrado é aproximado, visto que a obtenção das medidas ocorreu quando o objeto começou a deslizar. Em conseqüência 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.

Imagens:

FIGURA01.

FIGURA02.

FIGURA03.

Referências:

http: // www.portalimpacto.com.br/docs2008vestrennamf1aula11.pdf

Halliday, Resnick. Fundamentos de Física, vol 1: Mecânica, 8° edição, 2008, página 127 – 128.

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