Determinação do coeficiente de atrito estático

                     Determinação do coeficiente de atrito estático

Introdução

           As forças de atrito são inevitáveis na vida diária. Se não fôssemos capazes de vencê-las elas fariam parar todos os objetos que estivessem se movendo e todos os eixos que estivessem girando. Uma força de atrito é, em essência, o vetor resultante de muitas forças que agem entre os átomos da superfície de um corpo e os átomos da superfície do outro corpo.

           Quando colocamos um corpo seco não lubrificado que pressiona uma superfície nas mesmas condições e uma força [pic 1] tenta fazer o corpo deslizar ao longo da superfície, a força de atrito resultante possui dentre suas propriedades:

Propriedade 1. Se o corpo não se move, força de atrito estático fs e a componente de [pic 2] paralela à superfície se equilibram. Elas têm o mesmo módulo, e fs tem o sentido oposto ao da componente de [pic 3].

Propriedade 2. O módulo de fs possui um valor máxima fs,máx  que é dado por

                              [pic 4]                      (1)

onde µs é o coeficiente de atrito estático ( que não depende da área das superfícies de contato nem do peso dos corpos, mas sim da natureza e acabamento dessas superfícies)  e FN é o módulo da força normal que a superfície exerce sobre o corpo. Se o módulo da componente de [pic 5] paralela à superfície excede fs,máx, o corpo começa a deslizar ao longo da superfície.

           São inúmeras as situações em que observamos o movimento de objetos deslizando sobre planos inclinados. Um plano inclinado é uma superfície inclinada em relação à horizontal, sobre as quais os objetos podem deslizar pela ação da força da gravidade.

           Para um plano inclinado, no qual se leva em consideração o atrito, temos a possibilidade de determinar o valor do coeficiente de atrito estático entre o corpo e a superfície de contato. Se colocarmos um corpo sobre um plano inclinado com atrito e lentamente formos aumentando a inclinação do plano, veremos que o corpo começará a deslizar a partir de um certo ângulo. Esse ângulo é denominado ângulo limite ou ângulo máximo (Ɵm). Portanto, podemos concluir que esse é o ângulo máximo que o plano inclinado pode ter sem que o objeto escorregue.

µs=senƟ=tgƟm.                             (2)  

     cosƟm

                         

           Habitualmente é mais difícil colocar o corpo em movimento sobre o plano do que manter esse movimento. Esse fato se deve ao maior valor do coeficiente de atrito estático relativamente ao coeficiente de atrito cinético. Ou seja, a força de atrito que surge entre duas superfícies em contato é maior quando as superfícies estão em repouso relativo, do que quando existe movimento entre elas.

Resultados e discussão

Este experimento teve por principal objetivo, determinar o atrito que existe entre determinados materiais e a madeira, que foi utilizado como apoio e caminho para as peças escorregarem.

1. Peça de latão e placa de madeira

Na primeira parte do procedimento foi utilizado o peso de latão, o resultado das cinco vezes em que o experimento foi feito, pode ser visto na tabela 1.

Tabela 1: Medidas de altura com a peça de latão

NUMERO DE VEZES	MEDIDAS
1	21,0cm
2	21,5cm
3	19,5cm
4	19,0cm
5	20,0cm

Fonte: Os Autores (2016)

Para que pudesse obter-se um valor mais próximo ao real, foi feito uma média aritmética com os valores acima, tendo por resultado M=20,2cm. Tendo o valor médio da altura, o comprimento da tábua, calculou-se o ângulo formado, com o auxílio da formula de seno, como pode ser visto logo abaixo.

[pic 6]

[pic 7]

Com o ângulo calculado, através da formula da tangente descrita logo abaixo.

[pic 8]

[pic 9]

Nota-se que o atrito teórico e o atrito encontrado correspondem entre si, tornando o valor encontrado real e confiável.

1. Peça de acrílico e placa de madeira

Na segunda parte do procedimento foi utilizado uma peça de acrílico, o resultado das cinco vezes em que o experimento foi feito, pode ser visto na tabela 2.

Tabela 2; Medidas da altura com a peça de acrílico

NUMERO DE VEZES	MEDIDAS
1	27,5cm
2	27cm
3	29,5cm
4	31,5cm
5	30,3cm

Fonte: Os Autores (2016)

Para que pudesse obter-se um valor mais próximo ao real, foi feito uma média aritmética com os valores acima, tendo por resultado M=29,16cm. Tendo o valor médio da altura, o comprimento da tábua, calculou-se o ângulo formado, com o auxílio da formula de seno, como pode ser visto logo abaixo.

[pic 10]

[pic 11]

Com o ângulo calculado, através da formula da tangente descrita logo abaixo.

[pic 12]

[pic 13]

Nota-se que o atrito teórico e o atrito encontrado não correspondem entre si, tal desacordo com a teoria pode ter por explicação a medida manual da altura da peça de madeira, podendo acarretar erros nas medidas.