Relatório Da Prática Força de Atrito

 

 

UNIVERSIDADE DA INTEGRAÇÃO INTERNACIONAL DA LUSOFONIA AFRO-BRASILEIRA INSTITUTO DE ENGENHARIAS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL LABORATÓRIO DE FÍSICA II

ELIEZER TIMÓTEO DA SILVA SANHÁ SOZINHO DOMINGOS USSIVANE

RELATÓRIO DE PRÁTICA I

ACARAPE-CE 2016

 

ELIEZER TIMÓTEO DA SILVA SANHÁ SOZINHO DOMINGOS USSIVANE

RELATÓRIO DE PRÁTICA I

Relatório da primeira aula prática do Laboratório de Física II, do Instituto de Engenharias e Desenvolvimento Sustentável da Universidade da Integração Internacional da Lusofonia AfroBrasileira, apresentado como parte de requisito parcial de avaliação da disciplina ministrada pelo Professor Dr. Cleiton da Silva Silveira.

ACARAPE-CE 2016  

 

 

RESUMO Este trabalho é o fruto da prática realizada na primeira aula prática de Física II, ou seja, prática 01, da disciplina de Laboratório de Física II, o assunto abordado nessa aula é a Força de Atrito, onde se fez o estudo do comportamento dessa força através da utilização de experimentos para a determinação de coeficientes de atritos entre diferentes superfícies. Este trabalho traz sob a forma de relatório acadêmico os dados experimentais, resultados e conclusão extraída da discussão dos experimentos e procedimentos realizados pelo grupo da prática em questão.

Palavras-Chave: Atrito. Coeficiente de Atrito. Estático. Cinético.

 

 

SUMÁRIO 1.  Objetivos ................................................................................................................... 4 2.  Material ..................................................................................................................... 4 3.  Introdução Teórica .................................................................................................... 4 4.  Procedimentos Experimentais ................................................................................... 5 4.1. Procedimento 1: Relação Entre Força de Atrito e a Normal .............................. 5 4.1.1.  Resultados de Procedimentos 1................................................................ 5 4.2. Procedimento 2: Determinação dos Coeficientes Co eficientes do Atrito Estático e Cinético. 6 4.2.1.  Resultados de Procedimento ................................................................... 6 5.  Questionário .............................................................................................................. 7 6.  Conclusão ..................................................................................................................8 7.  Bibliografia .............................................................................................................. 9

 

 

1.  OBJETIVOS Estudar o comportamento da Força do Atrito através da sua relação com a Força Normal e da determinação experimental dos Coeficientes de Atrito.

2.  MATERIAL          



Bloco de Madeira;



Massas Aferidas;



Dinamômetro de 1N;



Superfície Fórmica da Mesa;



Folha de Papel.

3.  INTRODUÇÃO TEÓRICA Quando se fala de atrito no dia-a-dia, pessoas tendem a pensar corriqueiramente que é um empecilho à movimento, mas o atrito constitui uma importante força, pois sem ela nem seriamos capazes de andar de carro, andar an dar de bicicleta e nem poderíamos caminhar e escrever estaria dentre muitas coisas que não poderíamos fazer. O atrito atua entre dois corpos em contato, quando existe movimento relativos ou tendência de movimento de um dos corpos em relação ao outro mediante a aplicação de uma força ou de forças exteriores a eles, naturalmente a força de atrito é sempre paralela ao superfície em contato e opõe ao movimento ou a sua tendência. A força do atrito Fat é proporcional a força normal N (a força que a superfície faz para segurar um corpo), isto é, quanto maior for a força normal maior será a força do atrito, essa proporcionalidade entre essas forças é representada por uma constante que é chamada de Coeficiente de Atrito µ.  Esses coeficientes se traduzem em : Coeficiente de Atrito Estático µ e,  é determinado quando as superfícies em contato estão prestes a entrar em movimento relativo, ou seja, para o movimento acontecer é preciso a que a Força Aplicada F  ao corpo supere a Força de  Atrito Estático ( Fat   Fat e )   )  entre superfície em contato entre os corpos;  e Coeficiente de Atrito Cinético µ c, esse coeficiente faz-se presente no momento que as superfícies em contato apresentam movimento e o seu produto com a força normal N é a  Força de Atrito Cinético (Fat c ).  ). O µe geralmente é maior que µc, consequentemente a Fate tende a ser maior a Fatc.

Fate = µe . N  Força de Atrito Estático. Fatc = µc . N  Força de Atrito Cinético

4

 

 

4.  PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Foi realizado dois procedimentos experimentais: o primeiro foi estudar a relação entre a força de atrito e a normal e o segundo procedimento experimental foi a determinação dos coeficientes de atrito estático e cinético.

4.1. PROCEDIMENTO 1: Relação Entre a Força de Atrito e a Normal  

a)   Nesse procedimento, determinou-se o peso de d e bloco madeira com pino central, que foi de 0,91N (considerando a gravidade 9,8m/s²);  b)  Colocou-se o bloco de madeira com a face de madeira sobre a superfície fórmica da mesa, aplicou-se com o dinamômetro uma força horizontal aumentando gradualmente até obter movimento, conforme os valores da tabela dos d os resultados ilustram; c)  Foram acrescentadas as massas de 50g, 100g e 150g sucessivamente e os seus respectivos resultados como demonstra tabela de resultados; d)  Foi repetido os procedimentos das alíneas (b) e (c), colocando a face de borracha do bloco sobre a superfície fórmica da mesa, como também demonstra a tabela 4.1.

4.1.1.  RESULTADOS DO PROCEDIMENTO 1

Segue-se em baixo a tabela 4.1.1, com resultados do procedimento experimental

Madeira/S. Fórmica da Mesa Normal (N) Fatemax (N) Bloco com pino Bloco com pino + 50g Bloco com pino + 100g Bloco com pino + 150g

0,91 1,40 1,89 2,38

0,17 0,27 0,40 0,58

Borracha/S. Fórmica da Mesa Normal (N) Fatemax (N) 0,91 1,40 1,89 2,38

0,32 0,47 0,74 1,10

Tab abela ela 4. 4.1. 1.1: 1: R esultad esultados os do do p prr oce ocedimento dimento 1 Gráfico de 4.1.1: GRÁFICO DE RELAÇÃO Fatemax VS FORÇA NORMAL

GRÁFICO DE RELAÇÃO Fatemax VS FORÇA NORMAL

     )      N      ( 1,2     x     a     m     e

1     t 0,8     a      F 0,6 0,4 0,2 0 0

0,5

1

Made Ma deir ira/ a/S. S. Fó Fórm rmic icaa da da Mes Mesaa Fate Fatema maxx (N) (N)

1,5

2

2,5 Força Normal (N)

Borr Bo rrac acha ha/S /S.. Fór Fórmi mica ca da Me Mesa sa

5

 

 

Foi verificado se a força de atrito estático máximo depende da área do contato.

Área (cm²)

Fatemax (N)

14,79 36,21

0,10 0,17

T abe abela 4.1.2: 4.1. 2: Á r ea de de Conta Contato to de FFat  at emax  emax   4.2. PROCEDIMENTO 2: Determinação dos Coeficientes de Atrito Estático e Cinético a)  Determinou-se o Peso do bloco sem pino, que foi de 0,84N;  b)  Foi colocado o bloco, com a sua face de madeira sobre a superfície fórmica da mesa; c)  Aplicou-se com o dinamômetro uma força horizontal e aumentando-a gradativamente, até obter movimento e através da força com o qual bloco se desprendeu da superfície fórmica da mesa para se mover foi determinado a F or ça de Atri to Est E stá áti co M áxim xi ma (Fatemax); d)  Foi medido também a força horizontal com o qual o bloco mantém o movimento uniforme,  para assim assim determinar determinar a F or ça de A tri trito toC i né nétti co (Fatc), como demonstrada na tabela 4.2.1; e)  Foi fixada anteriormente a folha de papel ofício sobre a mesa, e foi repetido os  procedimentos das alíneas (b), (c) e (d) sobre a superfície superfície de papel fixada na mesa. f)  Foi colocado o bloco com a sua face de borracha e se repetiu as alíneas de (a) à (e).

4.2.1.  RESULTADOS DO PROCEDIMENTO 2 Segue em baixo os resultados do procedimento 2 sob forma de tabela:

Superfície do Bloco

Superfície do Plano

Madeira

Fórmica

Madeira

Papel

Borracha

Papel

Borracha

Fórmica

Fatemax (N)

Fatc (N)

µe 

µc 

0,15 0,15  0,15  0,17

0,12 0,12 0,12 0,15

0,17 0,17 0,17 0,19

0,13 0,13 0,13 0,16

0,17 0,16 0,45 0,45 0,45 0,32 0,32 0,32

0,15  0,15  0,43 0,43 0,43 0,31 0,31 0,31

0,19 0,18 0,50 0,50 0,50 0,35 0,35 0,35

0,16 0,16 0,47 0,47 0,47 0,34 0,34 0,34

Tabela 4.2.1: determinação dos coeficientes de atrito.

6

 

 

5.  QUESTIONÁRIO 5.1. –  Dê  Dê exemplos, pelo menos dois, onde o atrito é necessário. R: O atrito é necessário no sistema de transporte terrestre, desde o caminhar até os automóveis. O atrito permite que as pessoas caminhem e, uma vez já em movimento, o atrito permite que você altere tanto sua rapidez quanto sua orientação.

5.2. - Dê exemplos, pelo menos dois, onde o atrito deve ser minimizado. R: O atrito é minimizado para garantir a funcionalidade de máquinas e motores, os patinadores artísticos minimizam o atrito polindo a pista de patinação para assim obter melhores resultados.

5.3. –  Por  Por que os pneus aderem melhor ao solo em uma estrada plana horizontal do que em uma estrada inclinada? R: O que influência no atrito para uma estrada plana ou inclinada mesmo o atrito sendo o mesmo para as superfícies, é que a força normal é perpendicular à superfície plana e a força normal é o peso do automóvel, porém na estrada inclinada existe um ângulo de inclinação que atua no sistema. No Plano inclinado a normalmente tem o mesmo módulo que a componente Y do peso: N = m.g.Cosθ. m.g.C osθ. Este ângulo reduz em muito a força normal e consequentemente a força de atrito entre o solo e o automóvel.

5.4. –  Suponha  Suponha um automóvel com tração dianteira, parado e que inicia um movimento para direita. Qual a orientação das forças de atrito sobre as rodas do mesmo (dianteiras e traseiras)? Justifique a orientação destas forças e indique se se trata de atrito estático ou cinético. R: O automóvel com tração dianteira vai se mover move r para a direita com atrito em todas as rodas. As rodas dianteiras aplicam no solo uma força no sentido da direita para a esquerda, o solo  por sua vez aplica no pneu uma força de atrito da esquerda para a direita. A roda traseira aplica no solo uma força de esquerda para direita, o solo responde aplicando no pneu uma força de atrito da direita para esquerda. A força máxima de atrito estático ocorre quando o automóvel está na iminência de movimento, a presença de força de atrito cinético só dará quando o automóvel está em movimento.

5.5. –  O  O coeficiente de atrito estático pode ser determinado experimentalmente utilizando-se um plano inclinado com inclinação variável. O procedimento consiste em colocar o bloco sobre o plano inclinado e fazer com que a inclinação aumente continuamente, a partir p artir da 7

 

 

horizontal. Verifica-se que, para um certo ângulo θ1, o bloco, que se achava antes em repouso, começa a escorregar. Mostre que o coeficiente de atrito estático é dado por: μe = tg θ1 R: Sendo que o plano inclinado está parado decompomos as forças que atuam nos respectivos eixos (vertical y e horizontal x): Sendo, Fx=F Senθ Senθ1 - Fat e Fy=F - F Cosθ Cosθ1  Fx = mg . Senθ Senθ1 - Fat => mg . Senθ Senθ1 = Fat Fy = N –  N –  mg  mg . Cosθ Cosθ1  => N = mg. Cosθ1  Sabendo que Fate= µe . N  mg. Senθ1 = µe .mg . Cosθ Cosθ1  µe= mg . Senθ1/ mg . Cosθ C osθ1  µe= Senθ1/C /Cosθ osθ1  µe = tgθ1 

5.6. –  Os  Os aerofólios colocados na traseira dos carros de corrida são projetados de modo que o ar, ao fluir pelos mesmos, exerça uma força para baixo. Isso ajuda ou não no desempenho dos carros? Justifique.  R: Os aerofólios estabilizam os carros de corrida, sobretudo nos momentos de fazerem curvas em altas velocidades, isto é, para ficarem colados no chão nesses momentos, então por essa estabilidade que fornece aos carros de corrida constitui uma ajuda importante para o desempenho desses carros.

6.  CONCLUSÃO Através desses experimentos, pode-se concluir que a relação da força de atrito e a força normal, se  baseia no seguinte quanto maior for a força normal maior maior será a força do atrito, viu-se também que o coeficiente do atrito estático é geralmente maior que o coeficiente de atrito cinético, pelo experimento realizado pode-se concluir que a força do atrito depende da área de contato entre as superfícies, ou seja, quanto maior for a área de contato maior será a força do atrito e também conclui-se que a força de atrito depende muito dos tipos de materiais em contato.

8

 

 

7.  REFERÊNCIAS

CABRAL, Fernando; LAGO, Alexandre. Física Alexandre.  Física.. V1. São Paulo: Editora Habra, 2004. HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl.  Fundamentos de Física Física:: Mecânica. V1.. 8.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008. TIPLER, Paul Allen. Física Allen.  Física para Cientistas e Engenheiros: Engenheiros: Mecânico, Oscilações e Ondas. V1. 6.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009. Roteiro de Aula pratica de aulas de Física II. http://www.ebah.com.br/content/ABAAABhGkAI/experimento-forca-atrito

9