Atividade experimental - O atrito e o trabalho de uma força em um plano
inclinado
Esta atividade experimental é bastante útil para quem deseja entender melhor a utilidade de um
plano inclinado e sua relação com o cálculo do trabalho realizado por uma força, neste caso
específico, a força da gravidade. Como o plano inclinado é uma máquina simples, ele realiza a
decomposição da força peso. Esta decomposição altera o movimento de objetos colocados para
se moverem neste plano sob a ação da força peso e também sob a ação de uma força
dissipativa, que será a força de atrito.
A relação entre uma máquina simples, uma força dissipativa e o trabalho realizado neste sistema
poderá ser facilmente compreendida pela realização do experimento proposto. Neste roteiro, o
próprio plano inclinado poderá ser uma simples tábua ou mesa inclinada. Para medir a inclinação
do plano, use um transferidor simples e para medir a massa dos objetos, uma balança comum de
cozinha.
Produza o relatório, responda às perguntas e realize os cálculos solicitados. Esta etapa é muito
importante, pois consolida o aprendizado prático, juntamente com o conteúdo teórico.
Fundamentos teóricos
A determinação do coeficiente de atrito de um corpo em relação a uma superfície pode ser feita
de diversas formas:
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Podemos recorrer a uma tabela entre materiais;
Usar um dinamômetro para tracionar uma massa conhecida;
Medir o ângulo máximo de inclinação da superfície para que não haja escorregamento, etc.
É este último método com o qual iremos trabalhar. A figura 01 mostra uma situação de
equilíbrio, onde ainda não há escorregamento entre o corpo (cubo) e a rampa de inclinação
(θ).
Figura 01 – Diagrama de forças que atuam em um corpo em repouso (cubo) sobre uma superfície com inclinação θ.
Percebe-se que a componente (PX) da força peso (P), ao longo da superfície é a força que tende
a mover o objeto. A força de atrito que surge contrária a essa tentativa de impor o movimento é
(FA). Sabemos que haverá um ângulo (θ) no qual a componente (P X) irá ultrapassar o valor da
força de atrito máximo (FAM) e para o qual qualquer ângulo superior a esse implicará em
escorregamento. O ângulo de inclinação no qual isso ocorrerá é função do coeficiente de atrito (μ)
entre as superfícies e pode ser determinado com base nas variáveis mostradas na figura 01 da
forma a seguir:
A equação 04 nos mostra a função que relaciona o ângulo (θ) de inclinação máximo da rampa
para que não haja escorregamento com o coeficiente de atrito relacionado às superfícies (μ).
Materiais
Um plano inclinado com escala em graus
Diversos objetos
Uma balança
Uma trena
Procedimento experimental
Usando a equação 04, DETERMINE o coeficiente de atrito para os materiais sobre a bancada.
Para isto, incline o plano, até que o escorregamento aconteça, e meça o valor do ângulo θ.
Para cada μ determinado, CALCULE o valor do TRABALHO total que age neste corpo. Use a
balança para determinar a massa de cada corpo e a trena para determinar o deslocamento do
mesmo sobre o plano inclinado.
Produza um relatório, contendo: uma breve introdução; o objetivo daquela prática específica; os
materiais utilizados; o procedimento experimental em si (incluindo todos os cálculos e
raciocínios); a conclusão e a bibliografia.