AS FORÇAS DE ATRITO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MATO GROSSO

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

ATIVIDADE EXPERIMENTAL IV: FORÇAS DE ATRITO

Cuiabá

2016

OBJETIVO

        Com essa atividade experimental descreveremos o movimento de objetos no plano inclinado com atrito além de buscar compreende-lo. Analisar também os coeficientes de atrito estático e cinético com blocos de madeira colocados em um plano inclinado. Contudo, entender na prática o que estudamos na teoria em relação à aplicabilidade do atrito estático e cinético.

RESUMO

        O presente relatório tem por finalidade discutir forças de Atrito Estático e Atrito Cinético, explicá-los e exemplificar sua atuação na física por meio de experimentação. O Atrito estático atua sobre o objeto em repouso e dificulta que ele inicie o movimento; O Atrito Cinético é uma força que surge em oposição ao movimento de objetos que estão se movendo.

        Neste trabalho vamos calcular o coeficiente de atrito estático e cinético de três blocos de madeira com diferentes massas. Dois possuíam uma parte esponjosa, com isso, determinamos o ângulo de descida de cada bloco alternando a superfície de contato com o plano inclinado. O experimento utilizando o plano inclinado buscou comprovar dados teóricos, fazendo variações na angulação da superfície onde o bloco se apoia para poder analisar o quanto essa inclinação interfere na força de atrito.

INTRODUÇÃO

Sempre que a superfície de um corpo desliza sobre a superfície de outro, cada um dos corpos exerce uma força de atrito sobre o outro. A força de atrito sobre cada corpo ocorre no sentido oposto ao seu movimento em relação ao outro corpo. As forças de atrito automaticamente se opõem a este movimento relativo e nunca o auxiliam. Mesmo quando não existe movimento relativo, forças de atrito podem estar presentes entre as superfícies. HALLIDAY (2003, V.5, P. 109) 

         O movimento relativo de dois corpos em contato é sempre acompanhado por uma força que se opõem ao deslocamento, denominada força de atrito. Um bom exemplo de atrito está no movimento; se não houvesse atrito entre a sola do sapato e o chão, jamais poderíamos andar, seria como andar numa pista de gelo. Podemos definir atrito como a resistência à movimentação durante o deslizamento ou rolamento, que é experimentada quando um corpo sólido se move tangencialmente sobre outro no qual está em contato. Essa força é sempre paralela às superfícies em interação e contrária ao movimento relativo entre eles, o atrito entre estas superfícies depende da força normal, a componente vertical da força de contato; quanto maior for a Força Normal maior será o atrito.

O atrito estático atua enquanto o corpo está em repouso e foi estudado pela primeira vez por Coulomb. Logo, o atrito cinético surge quando a força que se opõe ao movimento no momento em que o  corpo se move, é quando há movimento relativo entre os corpos.

Para demonstrar a força e determinar o coeficiente de atrito estático e cinético, foi colocado um bloco de madeira sobre a superfície de um plano inclinado. O ângulo de inclinação deste plano é então aumentado até que a força peso “vença” a força de atrito, fazendo com que o corpo deslize sobre a rampa. Pode-se assim determinar o coeficiente de atrito estático para diferentes alturas da rampa e o coeficiente de atrito cinético entre o bloco de madeira e o plano inclinado

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

        Quando tentamos empurrar algum objeto sobre uma superfície, tendo êxito ou não, a interação dos átomos do objeto com os átomos da superfície é uma forma de resistência ao possível movimento que pode ser gerado a partir do ato de empurrar. A resistência é caracterizada como uma força, que chamamos de Força de atrito (Halliday; 2012). Podemos fazer certas considerações sobre o Atrito:

1. Existe quando uma força é aplicada a um objeto sobre uma superfície;
2. Existe quando um objeto se movimenta sobre uma superfície;
3. É paralela à superfície;
4. Tem sentido contrário ao da força aplicada sobre o objeto;

        As forças de atrito, no ramo da física mecânica, são divididas em Forças de Atrito Estático e Forças de Atrito Cinético. Quando uma força f1 age sobre um objeto, mas o mesmo não se move, existe uma força de mesmo módulo que a f1, com sentido contrário a esta. Essa força contrária é a Força de Atrito Estático (fs). A medida que a intensidade (módulo) da f1 aumenta, a intensidade da fs também aumenta na mesma proporção (Halliday; 2012). A fs possui então um valor máximo (o módulo limite de fs, que se equipara com  f1 mantendo o objeto parado) , sendo que tal é expresso matematicamente como:  

 fsmáx = µs . FN

        Supondo que o módulo da f1continue aumentando, chegará o ponto em que o objeto se desprende da superfície e começa a se mover, significando que a força fs foi superada pela f1. Sendo assim, a Força de Atrito Estático dá lugar à Força de Atrito Cinético (fk), que agora se opõe ao movimento nessa nova situação. (Halliday; 2012)

        Matematicamente expressamos o módulo do atrito cinético como:

                                            fk = µk. FN