Plano inclinado e força de atrito

CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

Plano inclinado e força de atrito

Componentes:

Coronel Fabriciano/MG

Dezembro de 2014

1. INTRODUÇÃO

O plano inclinado consiste em um sistema em que observa o movimento de objetos sobre planos inclinados, seja esse objeto subindo ou descendo. Galileu Galilei afirmava que um objeto móvel em linha reta, deveria manter seu estado de movimento em linha reta para sempre sem nenhuma força externa necessária para isto. Galileu testou sua hipótese fazendo experimentos com diversos objetos sobre planos inclinados. Observou que bolas rolando para baixo tornavam-se mais velozes, enquanto as que rolavam para cima tornavam-se menos velozes em um plano inclinado.

Força de Atrito

Para calcularmos a força, ou aceleração de um corpo, consideramos que as superfícies por onde este se deslocava, não exercia nenhuma força contra o movimento, ou seja, quando aplicada uma força, este se deslocaria sem parar.

Mas sabemos que este é um caso idealizado. Por mais lisa que uma superfície seja, ela nunca será totalmente livre de atrito.

Sempre que aplicarmos uma força a um corpo, sobre uma superfície, este acabará parando.

É isto que caracteriza a força de atrito:

• Se opõe ao movimento;
• Depende da natureza e da rugosidade da superfície (coeficiente de atrito);
• É proporcional à força normal de cada corpo;
• Transforma a energia cinética do corpo em outro tipo de energia que é liberada ao meio.

A força de atrito é calculada pela seguinte relação:

[pic 1]      

Onde:

μ: coeficiente de atrito (adimensional)

N: Força normal (N)

Atrito Estático e Dinâmico

Quando empurramos um carro, é fácil observar que até o carro entrar em movimento é necessário que se aplique uma força maior do que a força necessária quando o carro já está se movimentando.

Isto acontece pois existem dois tipo de atrito: o estático e o dinâmico.

2. OBJETIVO

• Determinar algebricamente o tempo gasto por um corpo para descer em plano inclinado.

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1 Materiais utilizados:

- Plano Inclinado

- Esfera de vidro

- Esfera de aço

- Cronômetro

3.2-Procedimentos

Primeiramente foi escolhido um ângulo de inclinação do plano inclinado, cujo ângulo   de 5º.

Logo após foi calculado a aceleração.

(a) = g . Sen θ

(a) = 9,8 . 0,087

(a) = 0,85 m/s²

Foi medido a distância que a esfera iria percorrer.

(d) = 0,495 m

Utilizando a equação de velocidade, foi possível calcular a velocidade que a esfera atinge o pé do plano.

V² = Vo ² + 2ad

V = 0 + 2(0,85).(0,495)

V = 0,917 m/s

Em sequência foi calculado o tempo gasto pela esfera para descer no plano.

V = Vo + aT

0,917 = 0 + 0,85T

T = 1,078 seg

Após encontrar o tempo da esfera algebricamente, foi medido o tempo através de um cronômetro, o tempo em que a esfera gastaria para fazer o trajeto, como mostra a tabela:

Medida	1ª	2ª	3ª	4ª	5ª	Média
Tempo	2,06	1,61	1,66	2,06	1,34	1,746

Logo após foi calculado o erro, entre o tempo encontrado algebricamente e o tempo médio encontrado através do cronômetro.

E = l tempo calc.   -    tempo obtido  /   tempo calc l  x 100

E = l 1,746   -   1,07  /   1,746 l  x 100

E = 38,7 %  

                       

Em sequência foi deslocado outra esfera, porém de vidro sobre o plano inclinado. Foi medido em 5 vezes e calculado a média, como mostra a tabela abaixo: