DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE ATRITO CINÉTICO

DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE ATRITO CINÉTICO

Resumo: A determinação do coeficiente de atrito cinético, constantemente associado a força de atrito foi o principal objetivo do experimento, e além disso os integrantes tiveram a oportunidade de visualizar na prática o princípio da conservação de energia e seus respectivos conceitos , e utilizá-los como ferramenta principal calcular o coeficiente de atrito cinético, que basicamente é um coeficiente adimensional que expressa a oposição que mostram as superfícies de dois corpos em contato ao deslizar um em relação ao outro. Para determiná-lo foi usada uma aparelhagem relativamente simples. Um cabo unia dois corpos, um deles era deixado na superfície horizontal da bancada, enquanto o segundo era segurado por um integrante do grupo a uma distância padrão do chão, entre eles havia uma polia. Ao ser solto o segundo corpo logicamente colidia com o chão, o fato de este estar unido ao primeiro por um cabo, fazia com que o outro deslizasse uma certa distância, tal distância era o dado obtido no experimento. O procedimento foi repetido, mudando a superfície de contato do corpo que deslizava, os materiais que deslizaram na mesa foram a fórmica e o carpete respectivamente. Por meio do senso comum era possível estimar qual coeficiente de atrito seria maior, o experimento decorreu conforme o esperado, e os resultados foram julgados como não surpreendentes.

Palavras-chave: Coeficiente, Atrito, Força, Energia, Corpos

INTRODUÇÃO

No experimento, o proposto foi determinar o coeficiente de atrito entre superfícies secas, a bancada e cada uma das faces de maior área do bloco, sendo o objetivo da atividade aplicar conceitos de trabalho e energia para tal determinação.

Como a força de atrito é gerada devido a irregularidades entre duas superfícies de contato, a importância dessa força justifica o fato do não escorregamento de certos materiais sobre certas superfícies. Isto é, corpos em movimento sobre superfícies lisas (sem irregularidades) possuem atrito desprezível, ao contrário de corpos em movimento sobre superfícies mais desniveladas (áspera). O atrito também é considerado dependendo da rugosidade do corpo em movimento sobre certas superfícies, como: pedras, feltro e corpos revestidos de lixa.

Na engenharia a determinação de tal coeficiente é muito importante para compreender o movimento de qualquer corpo. Principalmente áreas da engenharia que focam na parte dinâmica, que estuda a forma como elementos se comportam e interagem entre si, ao longo do tempo; já que para esse estudo é necessário considerar a atuação do atrito.

Além da forma utilizada na atividade do laboratório, existem outras maneiras de determinar o atrito cinético, como por exemplo, estudar um sistema que possui um corpo sobre uma superfície inclinada áspera, em que as forças atuantes são a normal, o peso e a força de atrito. Como se conhece a massa, a gravidade e a aceleração do corpo, utilizando a primeira e a segunda lei de Newton é possível determinar o coeficiente de atrito cinético.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Ao longo da história, foram propostos diversos modelos para a obtenção de um coeficiente de atrito. Atualmente, a equação de Petrov é considerada o primeiro modelo que relaciona as propriedades de um tribossistema com a lubrificação. Entretanto, este modelo não mede diretamente as propriedades de atrito. Foi apenas em 1954 que Bowden e Tabor propuseram um modelo, hoje o mais aceito, que determina o coeficiente de atrito entre duas superfícies sólidas.

Bowden e Tabor foram os principais responsáveis pela difusão da noção de área real de contato e da teoria de contato de asperezas para o atrito. Eles mostraram que a força necessária para vencer o atrito estático é fortemente dependente da área real de contato.

Um dos principais fatores que pode influenciar o valor da força de atrito é a rugosidade das superfícies envolvidas, já que é necessário levar em conta a irregularidade da superfície do corpo estudado. Além disso, o fato de ser áspero ou não influencia a rugosidade também, como por exemplo, o gelo, que não é rugoso e em virtude disso o coeficiente de atrito associado a ele é baixo. A massa também é um fator que influencia a força de atrito, pois quanto mais alta ela for, maior será a força de atrito correspondente.

A força de atrito apresenta uma importância imensurável no cenário da engenharia e é aplicada na maioria de suas situações e sua existência é levada em conta em qualquer tipo de projeto. Um exemplo de projeto é estudo de corpos que estão em movimento sobre superfícies, já que há necessidade de fazer um estudo sobre as forças atuantes no corpo (DCL), para assim analisar se há força de atrito atuante ou se esta força é desprezível.

A participação dela pode ocorrer de forma benéfica ou não, por exemplo, a existência da mesma é prejudicial ao motor de um carro, pois a ação dela desgasta as peças, o que força a sociedade a fabricar óleos lubrificantes para prolongar a vida útil do motor e diminuir o atrito entre as peças. No entanto a força de atrito é essencial para que o carro consiga exercer sua função principal, deslocar-se, pois sem a força de atrito existente entre o pneu de um carro e o asfalto, o carro não teria uma aplicação prática no dia-a-dia.

Outra forma de determinar o coeficiente de atrito cinético (µc) experimentalmente, é feita através de medidas da aceleração (a), que o corpo adquire

no seu movimento ao longo do plano inclinado de ângulo θ, isto é:

〖a =g ( sen θ - μ〗_(c ) cos θ)

A eficácia desse outro método pode ser evidenciada ao testá-lo com diferentes materiais de variadas rugosidades.

MATERIAIS E MÉTODOS

Neste tópico serão mostradas todas as etapas feitas pelo grupo durante a aula de laboratório:

Atividade 1:

Inicialmente, foi proposto aos alunos determinar a fórmula capaz de calcular o coeficiente de atrito cinético por meio dos conceitos de conservação de energia. O esquema para que pudesse determinar o coeficiente é o mostrado na figura 1:

Figura1-Esquema da montagem experimental

Foi dividido o trecho