Coeficiente De Atrito

SUMÁRIO

OBJETIVOS GERAIS 4

PARTE TEÓRICA 4

1. Atrito dinâmico 4

2. Atrito estático 5

MATERIAIS UTILIZADOS 7

PARTE EXPERIMENTAL E DISCUSSÃO 7

CONCLUSÃO 10

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 11

 

OBJETIVOS GERAIS

Determinar o coeficiente de atrito estático entre duas superfícies;

Analisar a dependência do coeficiente de atrito estático com a rugosidade, com a área de uma superfície e com a força normal a ela;

PARTE TEÓRICA

Na força de atrito de escorregamento entre sólidos, o atrito é denominado dinâmico quando há movimento relativo entre os corpos em contato e estático quando não há.

Atrito dinâmico

Aplica-se uma força em um bloco até que ele atinja, após certo tempo, uma velocidade v. Quando cessa a força, a velocidade diminui até o bloco parar. Interpretamos esse fato considerando uma força de resistência oposta ao movimento relativo dos corpos, chamada força de atrito dinâmico.

A força de atrito é deviva às rugosidades das superfícies em contato e às forças de adesão entre as moléculas das duas superfícies. As rugosidades se interpenetram e as forças de adesão entre os pontos de contato formam “microssoldas”, dificultando o movimento de um corpo em relação ao outro.

Quando há movimento, a experiência mostra que a intensidade da força de atrito, dentro de uma boa aproximação, é proporcional a intensidade da força normal FN:

f_(at.)=µ_d.F_N

Nessa fórmula, µd é uma constante de proporcionalidade chamada coeficiente de atrito dinâmico. O coeficiente µd não possui unidade, pois é a relação entre duas intensidades de forças (µ_d=f_(at.)/F_N ).

O coeficiente de atrito depende da natureza dos sólidos em contato (aço sobre aço, madeira sobre aço etc.) e do estado de polimento das superfícies. Pode variar desde valores baixos (por exemplo, 0,02) até valores bastante elevados (por exemplo, 1,20).

A força normal entre as superfícies em contato tem intensidade igual ao próprio peso ou sua componente Pn = P . cos α.

A força de atrito dinâmico independe da velocidade com que o corpo desliza sobre a superfície e também independe da área de contato entre o corpo e a superfície. Assim, por exemplo, um bloco de madeira desliza sobre uma massa por ação de uma força F, a forca de atrito fat. Tem a mesma intensidade, que o bloco se apoie na face de maior área ou na de menor área.

Atrito estático

Considerando um corpo em repouso sobre uma superfície horizontal, aplica-se uma força F neste que tende a desloca-lo na direção horizontal. Enquanto o corpo estiver em repouso, á medida que a intensidade da força solicitadora F aumenta, a intensidade da força de atrito também aumenta, de modo que F e fat. se equilibram.

Se, por exemplo, a força solicitadora tiver intensidade igual a 1N e o corpo não se mover, a força de atrito no corpo terá também intensidade igual a 1N, pela condição de equilíbrio (resultante nula). Se F cresce para 2N e o corpo continua em repouso, decorre que fat. = 2N.

Assim, a força de atrito fat. Tem intensidade igual à da força solicitadora F enquanto não houver movimento. Se F continuar crescendo, fat. Também crescerá até atingir um valor máximo e o corpo ficará na iminência de movimento.

A máxima intensidade da força de atrito estático, e que corresponde à iminência do movimento, é dada por:

f_(at.(máx.))=µ_e.F_N

Nessa fórmula, µe é uma constante de proporcionalidade chamada coeficiente de atrito estático.

A partir desse momento, se F crescer, o corpo entra em movimento e a força de atrito passa a ser a força de atrito dinâmico (fat. = µdFN).

Verifica-se experimentalmente que a intensidade da força de atrito dinâmico e menor do que a intensidade da força de atrito estático máxima. Desse modo, temos µd < µe.

Da noção de iminência de movimento podemos estabelecer um método experimental simples para a determinação do coeficiente de atrito estático. Inclinamos aos poucos o plano de apoio até o instante em que o corpo fique na iminência de escorregar. Quando o corpo está na iminência de escorregar, a força de atrito atinge seu valor máximo:

f_(at.(máx.))=µ_e.F_N=µ_e P.cos⁡α

Estando o corpo em equilíbrio, decorre que fat. máx. e P . senα devem ser iguais:

f_(at.(máx.))=P.sin⁡α→µ_e P.cos⁡〖α=P sin⁡α 〗→µ_e=sin⁡α/cos⁡α →µ_e=tan⁡α

Conhecendo o ângulo α do plano com a horizontal, quando o corpo se encontra na iminência de escorregar, teremos determinado o coeficiente de atrito estático pela expressão: [RAMALHO,2007]

µ_e=tan⁡α

 

MATERIAIS UTILIZADOS

Corpo de prova;

Balança;

Aparelho de inclinar o plano com transferidor;

4 pesos de 50g;

PARTE EXPERIMENTAL E DISCUSSÃO

Primeiramente mediu-se a massa do corpo de prova para futuros cálculos. Em seguida, anotaram-se 10 vezes os ângulos obtidos (tabela 1) a partir da inclinação do plano até o ponto em que o corpo com a parte esponjosa para baixo começou a se mover. A inclinação ocorreu de forma lenta, com cuidado e os resultados obtidos geraram uma média que permitiu o fácil encontro do valor do coeficiente de atrito estático.

RESULTADOS OBSERVADOS

Medida Ângulo α (αi - ‹α›)2

1 º 35 º 1,21

2 º 33 º 0,81

3 º 33 º 0,81

4 º 34 º 0,01