03 -atrito_estático

610 visualizações

Publicada em

0 comentários
0 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

  • Seja a primeira pessoa a gostar disto

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
610
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
1
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
4
Comentários
0
Gostaram
0
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

03 -atrito_estático

  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINSGRADUAÇÃO DE ENGENHARIA AMBIENTALFISICA EXPERIMENTAL – 1 Relatorio apresentado pelos acadêmicos do primeiro período do curso de graduação em Engenharia Ambiental, com finalidade avaliativa, ao professor Mestre Moises. 4
  2. 2. Introdução Chama-se força de atrito estático a força que se opõe ao início do movimentoentre as superfícies, ou o atrito de rolamento de uma superfície sobre a outra. 5
  3. 3. Quando se tenta empurrar uma caixa em repouso em relação ao solo, nota-se quese pode gradualmente ir aumentando a força sobre a caixa sem que esta se mova. Aforça se opõe à força aplicada sobre a caixa, e esta se soma para dar uma resultante nulade força. O que é necessário para manter a caixa em repouso é justamente o atritoestático que atua na caixa. A força de atrito estático é em módulo igual ao dacomponente desta força paralela à superfície, e iguala-se à de atrito estático máxima. E a força de atrito estático máxima relaciona-se com a força normal da seguinteforma:     F  F at . E   e N No qual  e é o coeficiente de atrito estático e N é o módulo da força normaldevido ao contato com o plano. 1. Objetivos Calcular o coeficiente de atrito estático no contanto entre um bloco de madeira eesponja e a superfície de uma mesa. 2. Materiais e métodos utilizados Neste experimento, foram utilizados os seguintes materiais: Mesa 6
  4. 4.  Bloco de madeira e esponja Dinamômetro Massas aferidas Sobre a superfície da mesa, orientada horizontalmente, colou-se o bloco demadeira, com uma massa conhecida acoplada, sempre com a mesma posição inicial.Com o dinamômetro preso ao sistema (bloco e massa), puxou-se até que se chegasse àeminência de movimento. Percebida a eminência, registrou-se o valor da forçanecessária.Assim, completou-se a tabela mostrada mais abaixo e construiu-se umgráfico força versus peso a fim de determinar o coeficiente de atrito estático entre assuperfícies. 7
  5. 5. 3. Resultados e Discussão A tabela abaixo mostra as medições e os dados calculados: Primeiramente com a parte de esponja em contato com a superfície da mesa.SUPERICIE EM CONTATO TAMPO DA MESA E ESPONJAFORCAS APLICADAS EM NEWTONS (N) OCORRENCIA DE MOVIMENTO (SIM) ou (NÃO) 0,2 NÃO 0,4 SIM 0,6 SIM 0,8 SIM 1,0 SIM 1,2 SIM 1,4 SIM 1,6 SIM Observou-se que o valor aproximado da menor forca capaz de iniciar o movimento entre a superfície esponjosa do corpo e a superfície damesa foi de 0,3 N. Viramos o corpo de prova e deixamos a superfície de madeira em contato com a mesa e repetimos os atos anteriores. 8
  6. 6. SUPERICIE EM CONTATO TAMPO DA MESA E MADEIRAFORCAS APLICADAS EM NEWTONS (N) OCORRENCIA DE MOVIMENTO (SIM) ou (NÃO) 0,2 SIM 0,4 SIM 0,6 SIM 0,8 SIM 1,0 SIM 1,2 SIM 1,4 SIM 1,6 SIM O valor aproximado da menor forca aplicada capaz de iniciar o movimento foi de 0,2 N, menor que a medição anterior, tal fato sejustifica, provavelmente, pelo atrito entre a superfície da mesa e a madeira ser menor que o atriro entre a superfície da mesa e a esponja. Os valores de 0,2 e 0,3 N são referentes a forca necessária para vencer a forca de atrito que há entre o corpo de prova e a mesa, taisvalores são aproximados devido a fatores exógenos que ocorreram nos experimentos.Segundo as leis da mecânica newtoniana “ um corpo emrepouso, assim permanecera, a menos que uma forca resultante externa venha a atuar sobre o mesmo”, Nos casos supra, forcas menores a 0,2 e 9
  7. 7. 0,3 são incapazes de mover o objeto de prova pelo fato da resultante de forcas serem nulas, pois a normal tem o mesmo modulo e sentido opostoa forca peso que in casu foi medida em dinamômetro com modulo de N=P=0,7 N. Atraves das decomposições de forca e das leis de Newton foi possível medir a força de atrito estático entre a superfície esponjosa easuperificie da mesa cujo modulo é 0,3 N e entre a superfície de madeira e a superfície da mesa cujo o modulo é de 0,2 N.     Pela formula F  F at . E   e N calculamos os coeficientes de atrito estático entre a superificie esponjosa e a mesa cujo valor foide 0.42 e entre a superfície de madeira e a superfície da mesa, que o valor foi de 0,28. Notamos que realmente o atrito da superfície de madeiracom a superfície da mesa é menor que o atrito da superfície esponjosa com a superfície da mesa, fato que explica as forcas medidas nodinamômetro para retirar o corpo de prova da situação de inércia.Destaca-se que se não existisse atrito e fosse uma condição ideal, tanto asuperfície esponjosa como a superfície de madeira teriam o mesmo modulo de forca para romper a situação inercial e realizaria um movimentoretilíneo uniforme. Todavia nas condições em que foram realizadas as medições e tentando manter uma baixa velocidade e o mais próximo possível de ummovimento retilíneo uniforme notou-se necessária a aplicação de uma força F=0,44 N e a força de atrito cinético entre as superfícies possu~i omesmo valor em modulo, a mesma direção, mas sentido aposto a forca aplicada. O coeficiente de atrito cinetico calculado através da formulasupracitada foi de 0,62, valor superior ao coeficiente de atrito estático, ou seja, a força para manter o corpo de prova em movimento é maior quea força para retirar o corpo de prova da situação inercial. 10
  8. 8. Experimento 03: Condições de equilíbrio de um móvel sobre um plano inclinado.Com o auxílio do dinamômetro obtivemos a medida do peso do móvel formado pelo conjuntocarro e 2 massas acopladas, de 1,70 N.Montamos o plano inclinado para o ângulo de 15°, fixamos o dinamômetro entre os doisparafusos no topo do plano inclinado e verificamos o valor zero no mesmo , posteriormenteprendemos o conjunto do carrinho no dinamômetro, obtivemos a leitura de 0,36N, que “incasu” trata-se ta força de tensao e cujo o modulo da intensidade, em condições ideais, é iguala componente da força peso no eixo ‘x’, mas no experimento não estamos diante do casoideal, possuí a mesma direção, qual seja de 15 graus com a horizontal, mas sentido oposto aPx. Feito isso podemos observar através da figura infra o diagrama de forças atuantes nocarrinho. Diagrama de forças atuantes em um corpo. Fonte: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/figuras/pi12.GIF acesso em 16/06/10.Onde:PX = P.sen 15° PY = P.cos 15° Fat = TensãoPX = 1,70.sen15° PY = 1,70.cos 15° T = 0,36NPX = 0,45N PY = 1,65NCaso o móvel fosse solto do dinamômetro, ele desceria do plano inclinado, pois a força detensão deixaria de atuar no sistema, fazendo com que a força resultante do eixo ‘x’ seja igual aPx, que por conseguinte faz com que o objeto desloque na mesma direção e sentido da antesdita componente, os fatores que influenciam para tanto são a aceleração da gravidade e amassa do objeto.A orientação da força normal (FN) é sempre perpendicular ao plano inclinado e tem como vetordiametralmente a componente vertical do peso (PY), como o conjunto do carrinho não possuimovimento na vertical a força normal (FN) é igual a PY, de valor a 1,65N (calculadaanteriormente)A diferença entre PX e tensão do dinamômetro é: 11
  9. 9. 0,45 – 0,36 = 0,09NO percentual de erro é calculado por: Erro (%) = Erro = 20%Tal margem de erro é devida ao fato anteriormente dito de que n”ao estamos diante de umacondição ideal.Caso, o topo do plano inclinado fosse elevado para 90°, as componentes do peso passariam aser: PX = P.sen 90° PY = P.cos 90° PX = P.1 PY = P.0 PX = P PY = 0Logo, temos que a componente horizontal do peso (PX) passa a ser igual ao próprio peso, e acomponente vertical passa a ser nula. 6. Referências Bibliográficas MACEDO, Zélia S.; MAIA, Ana F.; VALERIO, Mário E. G.; Apostila deLaboratório de Física A; UFS; 2009. RAYMOND A. Serway, JEWETT, John W. “Princípios de Física – MecânicaClássica”, volume 1, Cengage Learning, 2008. YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A.; “Sears & Zemansky - Física I –Mecânica”. 12ª edição, Addison Wesley, 2008. 12
  10. 10. 13

×