LIXA
Objetivo
O experimento mostra que a força de atrito depende das superfícies dos
objetos em contato.
Contexto
Pelo princípio da inércia, um objeto em movimento tende a permanecer
em movimento a menos que uma força o pare. Imagine um carro se
movendo em linha reta com velocidade constante ao longo de uma pista
plana. Em determinado instante o motorista deixa de pisar no acelerador
do carro e, através do câmbio, "corta" a conexão do motor com as rodas
("ponto morto"). O carro segue livre da força do motor que o
impulsionava. Então, pelo princípio da inércia, ele nunca pararia. Mas
pára; sem que bata, seja freado ou alguém o empurre. A força que o faz
parar vem do atrito do carro com o ar e com o chão. Visto pelo
microscópio, as superfícies do pneu e do asfalto são rugosas como a figura
abaixo mostra.
Figura 1
Entre as superfícies, pequenas "soldas" acontecem nos pontos de contato.
Cada "solda" faz surgir uma pequena força contrária ao movimento do
objeto (ou quando ele tenta sair do repouso). Aquelas forças microscópicas
somadas criam uma força relevante. Esse tipo de força é comum pois as
coisas estão sempre em contato umas com as outras. Chamamos essas
forças que se opõem ao movimento de forças de atrito, pois sempre fazem
com que o objeto tenda a parar. É possível sentir esta força enquanto
tentamos pôr um objeto em movimento. Como surge do contato entre as
superfícies, essa força vai depender apenas da natureza delas e do peso do
objeto (já que quanto maior a força que junta os dois objetos, mais
"soldas" acontecerão). É por isso que é mais fácil empurrar um guarda
roupa ou uma cômoda sobre um piso encerado do que num cimentado: o
piso encerado produz "soldas" mais fracas que o cimentado.
Idéia do experimento
O experimento consiste em uma caixa de giz puxada por um elástico sobre
duas superfícies diferentes: uma folha de papel e uma folha de lixa. As
soldas microscópicas surgem do contato entre as rugosidades das
superfícies (veja a Figura 1). Logo, é de se esperar que quanto menos
falhas e "rugas" a superfície tiver, menos "soldas" acontecerão. Isto quer
dizer que quanto mais lisa e uniforme forem as superfícies dos objetos em
contato, menos soldas acontecerão. E como a força de atrito nasce dessas
soldas microscópicas, chega-se a conclusão que quanto mais lisa for uma
superfície, menos atrito aparecerá entre os objetos em contato.
A superfície do papel é visivelmente mais lisa que a superfície da lixa.
Acontecerão muito mais soldas microscópicas da caixa com a folha de lixa
do que com a folha de papel. Logo a força de atrito que aparecerá ao puxar
a caixa sobre a folha de lixa, será muito maior do que quando estiver sobre
a folha de papel. Quando se põe a caixa sobre o papel ou a lixa e puxa-se o
elástico preso a ela, ele começa a se distender. Até que na iminência do
movimento (quando a caixa estiver quase se movendo), a força de atrito
ainda será igual à força aplicada pelo elástico e esta pode ser medida pela
distensão do mesmo. E observa-se que o elástico fica muito mais esticado
quando a caixa estiver sobre a folha de lixa do que quando estiver sobre a
folha de papel. Conclui-se então que a força de atrito será muito maior
quando caixa estiver sobre a folha de lixa do quando estiver sobre a folha
de papel. Fato que comprova que quanto mais lisa e uniforme forem as
superfícies em contato, menos força de atrito surgirá entre elas.
Tabela do material
Item
Observações
Uma caixa
de giz
Se trata de um daqueles estojos para giz que os professores
geralmente usam, mas qualquer objeto de forma, peso e textura
similar deve servir.
Os elásticos roliços são os mais sensíveis, mas caso não tenha em
Um elástico
mãos, também servirá um chato. Tanto um, como outro podem
fino
ser encontrados em lojas de armarinho.
Uma folha
de papel
Sulfite, almaço, cartolina, dobradura...
Fita adesiva
Uma folha
de lixa
Recomendamos uma lixa d'água número 180. Caso, não consiga
este modelo, dê preferência à folha de lixa mais lisa possível que
achar.
Uma
tachinha
Também conhecida como percevejo.
Montagem
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Prenda o elástico na caixinha de giz usando a tachinha.
Prenda a folha de papel sobre uma mesa com a fita adesiva.
Prenda a folha de lixa sobre a mesa, com a fita adesiva, ao lado da folha de
papel.
Ponha a caixinha de giz sobre a folha de papel presa na mesa.
Puxe o elástico até a iminência do movimento e observe sua dilatação.
Ponha a caixinha de giz sobre a folha de lixa e repita o procedimento
anterior. Compare os resultados.
Comentários
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Pode haver dificuldade em prender a lixa sobre a mesa. Uma dica é
prender apenas a parte de trás da lixa fazendo enroladinhos com a fita
adesiva ou usando fita adesiva de dupla face.
Esquema de montagem
Figura 2