LABORATÓRIO DE FÍSICA Ensino Médio Profs. Beth e Reinaldo / Monitora: Monaliza Data: ____ / ____ / ____ 1ª Série ____ 18 / 2014 – ATRITO ESTÁTICO Mesa:_____ Nome: _____________________________________________________________________Nº ________ Nome: _____________________________________________________________________Nº ________ Nome: _____________________________________________________________________Nº ________ Nome: _____________________________________________________________________Nº ________ 1. Objetivos – Cálculo do coeficiente de atrito estático (e). 2. Material – Plano inclinado de madeira, inclinômetro, bloco de madeira, EVA, papel e fita crepe. 3. Introdução teórica – O coeficiente de atrito () é um número que representa a “aspereza” no contato entre duas superfícies. Ele é dito estático (e), se o corpo estiver em repouso ou na iminência de se mover; é dito cinético (c), se o corpo já estiver em movimento. Em geral, a força de atrito (fat), é dada pela expressão abaixo, fat = . N onde N é a força normal e pode ser estático (e) ou cinético (c), dependendo do corpo estar em repouso ou em movimento. Caso o corpo esteja em repouso, mas não na iminência de movimento, a força de atrito fat será menor que o produto de e por N, ou seja, fat < e . N. Caso o corpo esteja em repouso, e na iminência de movimento, como no experimento de hoje, o atrito será do tipo estático máximo e a força de atrito estático máximo fatEM será igual ao produto de e por N, ou seja, fat EM = e . N. Assim, resumindo, temos que: fat E ≤ e . N (corpo em repouso), e que fat c = c . N (corpo em movimento). 4. Procedimento Experimental Em primeiro lugar anote a massa do bloco de madeira: mBloco = 269 g = 0,269 kg Neste experimento faremos o cálculo do coeficiente de atrito estático (e) para dois tipos de superfícies em contato: 4.1. Papel com Madeira – Coloque o bloco de madeira no plano e vá aumentando o ângulo de inclinação até o instante em que o bloco começa a descer. Nesse instante, meça o ângulo e calcule Px e Py. Em seguida, calcule o valor do e entre madeira e madeira e desenhe corretamente as forças envolvidas. = 18º sen = 0,369 P = 2,69 N Px = 0,831 N cos = 0,951 tg = 0,325 PY = 2,56 N e = 0,325 fat EM = 0,831N 4.2. Papel com EVA – Repita o experimento do item anterior, revestindo a rampa com EVA. Calcule para esse novo caso o valor do e entre madeira e papel e desenhe novamente as forças envolvidas que atuam no bloco. = 28º sen = 0,469 P = 2,69 N Px = 1,26 N fat EM = 1,26 N cos = 0,883 tg = 0,531 PY = 2,38 N e = 0,531 5. Conclusão a) Qual é a relação entre o valor do coeficiente de atrito estático (e) e a tangente do ângulo de escorregamento (tg ). Justifique matematicamente. b) Lembrando que fat EM = e . N, qual é a unidade de medida do coeficiente de atrito estático? Adimensional. É uma relação entre as superfícies de contato. c) Compare os valores dos dois coeficientes obtidos (papel com madeira e papel com EVA) e justifique as diferenças entre eles. O ângulo foi menor entre madeira e papel, o que reflete uma menor interação entre as superfícies. d) Se o bloco de madeira utilizado no experimento fosse substituído por um outro de massa duas vezes maior, quais seriam os novos valores dos coeficientes de atrito estático? Justifique. Os mesmos. É uma característica da interação entre as superfícies de contato (rugosidade), não depende da massa (ver letra a). Apenas fat mudaria. e) Colocando-se um corpo de massa desconhecida no alto de um plano inclinado de 50, com coeficiente de atrito estático e = 0,6 haverá ou não movimento? Justifique. Se e = 0,6, então tg Ɵ = 0,6 Ɵ = 31º, ou seja, até esse valor de ângulo o bloco fica parado (se for maior que 31º irá escorregar) Ou Px = P . sen50 = P. 0,766 fat EM = e . IN = 0,6 . P.cos50 = P. 0,6 . 0,642 = P. 0,38 Comparando, Px é maior que fat EM portanto vai escorregar! f) Lembrando que o coeficiente de atrito depende apenas das superfícies que estão em contato, considere que o sistema abaixo foi montado com as mesmas superfícies de madeira usadas em nossa aula de hoje. Portanto, utilize o coeficiente de atrito estático (e) que você calculou no item 4.1 (madeira com madeira), e discuta se haverá ou não movimento, justificando com cálculos. Desenhe todas as forças atuantes nos blocos A e B. Dados: mA = 300 g PA = 3,00 N mB = 200 g PB = 2,00 N e = 0,325