Atritos estático e cinético

348 visualizações

Publicada em

Relatório acerca dos atritos cinético e estático realizada no âmbito da disciplina de física de 12º ano.
OBS.: Existe erro no cálculo da aceleração e consequentemente no cálculo do coeficiente de atrito cinético, conclusão e crítica.

Publicada em: Educação
0 comentários
0 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

  • Seja a primeira pessoa a gostar disto

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
348
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
4
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
6
Comentários
0
Gostaram
0
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Atritos estático e cinético

  1. 1. 1/7 Escola Básica 2º e 3º Ciclos com Ensino Secundário de Mação Física 2014/2015 Graça Pedro João Raimundo Atrito estático e cinético ÍNDICE PÁG. 1. Introdução 1 e 2 2. Esquema 3 e 4 3. Material 4 4. Procedimento 4 e 5 5. Registo de medições 5 e 6 6. Conclusão 7 7. Análise Crítica 7 8. Bibliografia 7 1. Introdução Os objetivos desta atividade laboratorial foram estudar os fatores de que dependem o atrito estático e o atrito cinético, e relacionar os seus coeficientes de atrito. A força de atrito surge do contacto entre dois corpos, e é uma força oposta ao movimento. O atrito é regido por duas leis:  A força de atrito não depende da área de contato, mas sim do tipo de superfície;  A força de atrito é diretamente proporcional à reação normal e depende dos coeficientes dos atritos estático e cinético. Os dois tipos de atrito, o atrito estático e o atrito cinético, podem definir-se pelo seguinte:  O atrito estático atua quando o corpo está em repouso, ou está sujeito a uma força menor do que a força de atrito; o valor da força de atrito estático é máximo quando o corpo está em eminência de movimento;  o atrito cinético atua quando o corpo está em movimento, ou seja, quando a força aplicada ao corpo é maior que a força de atrito; a força de atrito cinético é sempre inferior à força de atrito estático. Nesta atividade laboratorial, foram calculados os coeficientes de atrito estático e cinético. Para calcular o coeficiente de atrito foram utilizados 2 métodos o método de eminência de movimento (1) e o método com plano inclinado (2). No método 1, o coeficiente de atrito estático foi deduzido através da seguinte expressão:
  2. 2. 2/7 { 𝑅 𝑛 = 𝑚 ∗ 𝑔 𝐹𝑎 = 𝑚 𝑥 ∗ 𝑔 ⇔ { − 𝐹𝑎 = µ 𝑒 ∗ 𝑅 𝑛 ⇔ { − µ 𝑒 ∗ 𝑅 𝑛 = 𝑚 𝑥 ∗ 𝑔 ⇔{ − µ 𝑒 ∗ 𝑚 ∗ 𝑔 = 𝑚 𝑥 ∗ 𝑔 ⇔ { − µ 𝑒 = 𝑚 𝑥 𝑚 Onde Rn é a reação normal, Fa é a força de atrito, mx e m são massas dos corpos, g é a aceleração da gravidade e µe é o coeficiente de atrito estático. Nesta expressão sabemos que a reação normal é igual ao peso. No método 2, o coeficiente de atrito estático foi deduzido através da seguinte expressão: { 𝐹 𝑅 𝑥 = 0 𝐹𝑅 𝑦 = 0 ⇔ { 𝑚 ∗ 𝑔 ∗ sin 𝜃 = 𝐹𝑎 𝑚 ∗ 𝑔 ∗ cos 𝜃 = 𝑅 𝑛 ⇔ { 𝑚 ∗ 𝑔 ∗ sin 𝜃 = µ 𝑒 ∗ 𝑚 ∗ 𝑔 ∗ cos𝜃 − ⇔ { µ 𝑒 = tan 𝜃 − Onde FRx e FRy são, respetivamente, as forças resultantes segundo os eixos x e y em Newtons, m é a massa do corpo em kg, 𝜃 é o ângulo da inclinação do plano em graus, Rn é a reação normal em Newtons e µe é o coeficiente de atrito estático. O coeficiente de atrito cinético foi calculado através da seguinte expressão: { 𝑇 − 𝐹𝑎 = 𝑚 𝐴 ∗ 𝑎 𝑅 𝑛 = 𝑚 ∗ 𝑔 ⇔ { 𝑃𝑥 − 𝑚 𝑥 ∗ 𝑎 − 𝐹𝑎 = 𝑚 𝐴 ∗ 𝑎 𝑅 𝑛 = 𝑚 ∗ 𝑔 ⇔ { 𝑃𝑥 − 𝑚 𝑥 ∗ 𝑎 − 𝑚 𝐴 ∗ 𝑎 = 𝐹𝑎 − ⇔ { 𝑚 ∗ 𝑔 − 𝑎( 𝑚 𝑥 + 𝑚 𝐴) = µ 𝑐 ∗ 𝑚 𝐴 ∗ 𝑔 − ⇔ {µ 𝑐 = 𝑚 ∗ 𝑔 − ( 𝑚 𝑥 − 𝑚 𝐴) 𝑎 𝑚 𝐴 ∗ 𝑔 − Onde T é a tensão exercida pelo fio nos corpos em Newtons, Fa é a força de atrito em Newtons, mA e mx são as massas dos corpos A e x, Rn é a reação normal em Newtons, g é a aceleração da gravidade em m/s2 , µc é o coeficiente de atrito, e a é a aceleração em m/s2 , que é calculada através da fórmula 𝑎 = 2𝛥𝑥 𝑡2 , onde t é o tempo em segundos e Δx é a distância em metros percorrida pelo corpo. Para determinar o coeficiente de atrito estático foram utilizados 2 métodos:  O método 1 consiste na adição de massa até o corpo ficar em eminência de movimento, onde Fa = Px.  O método 2 consiste na inclinação do plano inclinado até este atingir uma inclinação onde o corpo fica em eminência de movimento, onde Fa = Px. Para determinar o coeficiente de atrito cinético utilizou-se a mesma massa suspensa, sendo, assim, possível medir acelerações diferentes nos corpos com superfícies diferentes.
  3. 3. 3/7 2. Esquemas  Coeficiente de atrito estático  Esquema do método 1:  Rn- Reação normal  Fa-Força de atrito  P/Px-Peso  T-Tensão  Esquema do método 2:  Rn-Reação normal  P-Peso  Fa-Força de atrito  𝜃-Ângulo em graus Rn
  4. 4. 4/7  Coeficiente de atrito cinético  Fa-Força de atrito  Rn-Reação normal  P/Px-Peso  Δx-Distância  T-Tensão 3. Material  3 blocos de madeira, cada um com 2 superfícies diferentes;  Roldana;  Plano inclinado com transferidor;  Suporte;  Digitímetro;  Plasticina;  Fio;  Cartolina;  Massas. 4. Procedimento  Coeficiente de atrito estático:  Método 1: 1º Montou-se a roldana; 2º Pesaram-se os 3 blocos; 3º Colocou-se o bloco na superfície e prendeu-se ao fio; 4º Foi-se adicionando massa na massa suspensa até o bloco se movimentar; 5º Repetiram-se os 3º e 4º passos mais 5 vezes, uma para cada superfície.
  5. 5. 5/7  Método 2: 1º Montou-se o plano inclinado; 2º Colocou-se o bloco na superfície; 3º Foi-se inclinando o plano até o bloco se começar a movimentar; 4º Repetiu-se o 3º passo mais 5 vezes, uma para cada superfície.  Coeficiente de atrito cinético:  Montaram-se o digitímetro e a roldana;  Adicionou-se uma massa suspensa constante;  Colocou-se uma cartolina com 10 cm de comprimento, presa por plasticina em cima do bloco;  Colocou-se o bloco na superfície e prendeu-se com o fio;  Prendeu-se o bloco ao fio e segurou-se o bloco;  Deixou-se o bloco adquirir aceleração;  Repetiram-se os 3º, 4º, 5º e 6º passos mais 5 vezes para cada superfície. 5. Registo de medições  Coeficiente atrito estático:  Método 1: Tipo de Superfície Massa (m) (g) Massa (mx) (g) Metal 86,75 29 Feltro 67,55 42 Plástico 63,05 15 Madeira Normal 63,05 21 Madeira Compactada 86,75 27 Madeira Encerada 67,55 19  Método 2: Tipo de Superfície Angulo (º) Metal 19 Feltro 26 Plástico 15 Madeira Normal 24 Madeira Compactada 23 Madeira Encerada 20
  6. 6. 6/7  Coeficiente de atrito cinético: Ensaio mA (g) Tempo (ms) Δx (m) mx (g) Metal 91,34 334 0,1 0,05 313 297 Madeira compactada 91,34 331 324 327 Medeira Encerada 71,64 218 223 226 Feltro 71,64 249 243 238 Plástico 69,13 195 196 201 Madeira Normal 69,13 243 220 244 5. Cálculos  Coeficiente de atrito estático: Material Coeficiente de atrito estático Método 1 Método 2 Metal 0,33 0,33 Feltro 0,62 0,60 Plástico 0,24 0,27 Madeira Normal 0,33 0,40 Madeira Compactada 0,31 0,34 Madeira Encerada 0,28 0,31  Coeficiente de atrito cinético: Material Tempo médio (ms) Aceleração (ms2 ) Coeficiente de atrito cinético Metal 315 1,008 0,388 Madeira compactada 327 0,935 0,400 Madeira encerada 222 2,029 0,346 Feltro 243 1,694 0,404 Plástico 197 2,577 0,270 Madeira Normal 236 1,795 0,408
  7. 7. 7/7 6. Conclusão Com esta atividade laboratorial pôde-se concluir que o coeficiente de atrito estático dependeu não só do tipo de superfície e da massa do corpo como da massa suspensa e do ângulo, ou seja, quanto maior foi a massa suspensa/ângulo do plano inclinado, maior foi o coeficiente de atrito estático. Pôde-se também concluir que o coeficiente de atrito cinético dependeu apenas da superfície, ou seja, quanto mais rugosa foi a superfície ou mais pesado o corpo, menos aceleração este adquiriu. Através das tabelas dos cálculos podemos concluir que o coeficiente de atrito cinético foi superior ao coeficiente de atrito estático. 7. Crítica Os resultados desta experiência foram pouco satisfatórios, pois o valor do atrito estático deveria ser o mesmo em ambos os métodosexperimentados, e isso apenas aconteceu numa das superfícies. Essa diferença pode dever-se a vários fatores como erros na visualização do ângulo por parte de quem o transmitia, impurezas como o pó na superfície em que se colocava o corpo e o atrito da roldana que poderá ter influenciado alguns resultados. Os resultados foram pouco satisfatórios também pelo facto de o coeficiente de atrito estático dever ter sido maior do que o coeficiente de atrito cinético, o que nunca se verificou. Isto pode ter-se verificado devido também ao atrito da roldana, ao facto de o corpo nem sempre ter partido do mesmo ponto e ter adquirido uma maior velocidade que ao passar no digitímetro se traduziu numa maior aceleração. 8. Bibliografia  Ventura, G.; Fiolhais, M.; Fiolhais, C.; Paixão; J. A.. 2014. 12F Física – 12º ano. Texto Editores, Lda.. Lisboa, 384 p.;  Apontamentos em situação de sala de aula.

×