ANÁLISE DO COEFICIENTE DE ATRITO DE UM BLOCO DE MADEIRA

ANÁLISE DO COEFICIENTE DE ATRITO DE UM BLOCO DE MADEIRA

Amanda Carvalho, Cristian de Almeida, Luiz Cláudio Nunes, Jhonatas Oliveira

IFMG – Instituto Federal de Minas Gerais

Campus Governador Valadares – Avenida Minas Gerais, 5189 – Bairro Ouro Verde – Governador Valadares MG – CEP: 35057-760
E-mail: [e-mail]

O relatório apresentado é referente aos resultados de um experimento de Força de atrito realizado no IFMG – Campus Governador Valadares, envolvendo a análise do coeficiente de atrito (cinético e estático) de um bloco de madeira sobre o plano de acrílico. Na execução do experimento, foi possível obter o ângulo de deslocamento, força de atrito entre o bloco de madeira e a superfície de acrílico e o peso. Também foi possível encontrar parâmetros para a determinação do coeficiente de atrito e com a construção do gráfico de força de atrito versus força, foram feitas análises satisfatórias experimento.

Introdução

Quando empurramos ou puxamos um determinado objeto tentando movê-lo, percebemos que existe certa dificuldade para colocá-lo em movimento. Essa dificuldade deve-se à força de atrito, que é uma força que se opõe ao movimento de objetos que estão sob a ação de uma força. Ela age paralelamente à superfície de contato e em sentido contrário à força aplicada sobre um corpo. [1]

A força de atrito se fraciona em dois casos, sendo eles o a força de atrito estático (Fate) e a força de atrito cinético (Fatc).

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:  [2][pic 1]

Então:

[pic 2]

(1)

Onde:

[pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

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 cinético. A força de atrito cinético é sempre menor que a força aplicada, no seu cálculo é utilizado o coeficiente de atrito cinético:[pic 6]

Então:

[pic 7]

(2)

Onde:

[pic 8]

[pic 9]

[pic 10]

No experimento realizado, visando encontrar o coeficiente de atrito estático () e o coeficiente de atrito cinético (), foi realizado o deslocamento de um bloco de madeira a partir da angulação de um plano móvel de acrílico e o deslocamento de um bloco com uma face de madeira e outra de EVA sobre um plano horizontal de acrílico. [pic 11][pic 12]

Para a realização efetiva do experimento, além do bloco de madeira e do plano de acrílico, utilizamos também o “dinamômetro tubular”, encontrado no laboratório de ciências do IFMG - Campus Governador Valadares.

Para que o coeficiente de atrito estático () seja encontrado é necessário identificar as forças presentes no bloco, escolher um eixo de coordenadas (X ou Y) e aplicar a 2ª lei de Newton às componentes das forças nas direções X e Y. [3] [pic 13]

Sendo assim, pode-se formar um sistema em relação a X e Y das forças presentes no bloco, demonstrado abaixo:

[pic 14]

(3)

   Onde:

[pic 15]

[pic 16]

[pic 17]

Na aplicação, temos:

[pic 18]

(4)

   Onde:

       [pic 19][pic 20][pic 21]

[pic 22]

Ao comparar a equação (1) com a equação (4), nota-se que:

.[pic 23]

(5)

Onde:

[pic 24]

[pic 25]

Para encontrar o coeficiente de atrito cinético (),  com deslocamento horizontal do bloco é necessário que a fórmula (2), seja modulada da seguinte maneira:[pic 26]

[pic 27]

(6)

  Onde:

[pic 28]

[pic 29]

[pic 30]

Com essas informações pode-se montar um gráfico que mostra a variação da força de atrito (Fat) em função da força (F).

Com os valores do ângulo (em relação a ) e a força de atrito cinética () podemos calcular o desvio-padrão em relação aos mesmos, dado pela equação:[pic 31][pic 32]

[pic 33]

(7)

Onde:

[pic 34]

[pic 35]

[pic 36]

[pic 37]

Com esta moldagem, encontramos o coeficiente de atrito estático () e o coeficiente de atrito cinético (), que normalmente são menores que 1.[pic 38][pic 39]

Procedimento experimental

Para a realização do experimento foram utilizados três equipamentos, sendo eles um plano Inclinado KERSTING III – CIDEPE, um bloco de madeira com ganchos embutidos e com uma de suas faces de madeira e a outra de EVA e um Dinamômetro Tubular – CIDEPE.

Para a execução do experimento seguimos as seguintes etapas:

Etapa 01: Colocar o plano inclinado na posição horizontal e o bloco com a parte de madeira em contato com a parte de acrílico do plano, na ponta do plano inclinado.

Etapa 02: Levantar o plano até que atinja uma angulação que faça o bloco deslizar.

Esse procedimento ocorreu sempre nas mesmas condições. Sendo o processo realizado 10 vezes.

Etapa 03: Após a etapa 02, foi calculado o coeficiente de atrito estático ().[pic 40]

Etapa 04: Ajustou-se o plano inclinado para posição horizontal e o bloco com a face de madeira em contato com a de acrílico, na parte de trás do plano. Colocou-se a ponta do dinamômetro no gancho do bloco, e puxa-se o mesmo, medindo assim a força de atrito cinética (Fatc).