Experimento: Medição de coeficientes de atrito estático
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Universidade Federal de Goiás Instituto de Física Laboratório de Física
Experimento: Medição de coeficientes de atrito estático. Alunos : Luís Fernando Reis Marra
201306738
Nathália Reis Silva
201405653
Professora: Luciana Cardoso Matsushima. Goiânia, 22/06/16
INTRODUÇÃO A força de atrito é a soma vetorial de muitas forças que agem entre os átomos da superfície de um corpo e os átomos da superfície do outro corpo. Existe somente quando acontece uma interação mecânica entre as superfícies de dois corpos ou a tendência de movimento entre elas causada por outras forças externas. Para o cálculo da força de atrito existem, além da força normal, dois tipos de coeficiente de atrito: coeficiente de atrito estático e coeficiente de atrito cinético. O atrito estático é aquele que atua quando não há deslizamento dos corpos, a força de atrito estático máxima é igual a força mínima necessária para iniciar o movimento de um corpo. Quando um corpo não está em movimento a força da atrito deve ser maior que a força aplicada. O atrito cinético é aquele que atua quando há deslizamento dos corpos, quando a força de atrito estático for ultrapassada pela força aplicada ao corpo, este entrará em movimento. Neste experimento foi estudado os coeficientes de atrito estático para duas superfícies inclinadas, uma com lixa e outra sem e utilizado dois corpos de massa diferentes. Foi calculado suas respectivas incertezas. OBJETIVO O objetivo deste experimento é analisar os coeficientes de atrito estático de dois corpos de massas diferentes, postos sobre duas superfícies inclinadas (uma com lixa e outra sem lixa).
TEORIA As forças de atrito fazem parte do cotidiano, permitindo com que objetos que as vençam possam se movimentar assim como freálos. Quando um corpo encontrase em repouso temos que a soma das forças atuantes nele é zero, assim temos que o modulo da força normal é igual ao módulo da força peso que age sobre o corpo. Quando exercemos uma força nesse mesmo bloco temos que surge uma força paralela a superfície e com sentido oposto a força que exercemos, o atrito por essa característica tem que a força de atrito será sempre contraria ao movimento ou a tendência de movimento. Ao aplicarmos uma força a um corpo e ele não apresentar nenhum movimento temos que a força aplicada ainda esta sendo equilibrada pela força de atrito, essa força de atrito é denominada como atrito estático. Agora, quando o bloco começar a exercer um movimento temos que a força que aplicamos se torna maior que a força de atrito, fazendo dessa força com que seja possível o movimento, já nesse caso o atrito é chamado de cinético. Ao aplicarmos uma força a um corpo em repouso observamos que a força de atrito estático também aumenta, porém até atingir um valor máximo, a partir daí o corpo se desprende da superfície movimentandose na mesma direção da força aplicada.
Figura 1: esquema atrito estático.
Figura 2: esquema atrito cinético
Para o cálculo do coeficiente de atrito estático, temos a seguinte equação:
Figura 3: Equação 1 (atrito estático). Dado L1 e L2:
Figura 4: esquema atrito estático. Para o cálculo das incertezas dos coeficientes de atrito estático, temos a seguinte equação:
Figura 5: Equação 2 (incertezas).
METODOLOGIA EXPERIMENTAL O Material utilizado neste experimento foi um plano inclinado composto de duas tábuas, lixa, régua e dois corpos de massa M1= 10g e M2= 50g. Foi escolhido L1= 25 cm. Na primeira parte do experimento utilizamos o plano inclinado sem atrito, portanto sem fixar a lixa na tábua. Foi colocado primeiramente o corpo de massa M1 sobre o plano inclinado, e a partir disso foi elevado a tábua até o exato momento que o corpo de massa M1 começou a deslizar. Este procedimento foi repetido por 30 vezes e a altura obtida no momento que corpo se movimenta foi anotada. O mesmo procedimento foi feito para o corpo de massa M2. Na segunda parte do experimento realizamos o mesmo procedimento, porém foi adicionado ao plano inclinado uma lixa.
RESULTADO E ANÁLISE DE DADOS Tabela 1: Altura obtida até o corpo começar deslizar, sem atrito. Medições
Altura corpo M1 (cm)
Altura corpo M2 (cm)
1
9,9
11,5
2
13,1
9,7
3
11,7
9,9
4
9,9
10,2
5
10,4
9,8
6
11,9
9,6
7
12,8
11,1
8
15,4
10,2
9
12,4
10,1
10
10,3
10
11
10,7
11,2
12
10,8
11,1
13
10,6
11,5
14
11,3
10,2
15
14,9
10,8
16
11,2
11,2
17
10,5
9,8
18
11,3
11,9
19
10,6
11,7
20
10,2
11,8
21
11,8
10,9
22
14,9
9,7
23
11,1
10,7
24
10,3
10,3
25
9,8
10,8
26
9,9
10
27
10,4
11,5
28
10,9
11,1
29
10,3
12,6
30
10,6
10,11
Tabela 2 Cálculos do experimento sem atrito.
M1
M2
Média
21,96
10,7
Desvio Padrão Populacional
3,07
0,78
Desvio Padrão Amostral
3,12
0,79
Coeficiente de atrito estático
0,45
0,43
Incerteza do coeficiente de atrito estático
0,07
0,04
Tabela 3: Altura obtida até o corpo começar deslizar, com atrito. Medições
Altura corpo M1 (cm)
Altura corpo M2 (cm)
1
14,7
18,1
2
24,8
19,5
3
20,3
19,7
4
23,9
20,6
5
22,5
23,1
6
24,7
20,9
7
21,3
23,4
8
20,5
19,8
9
21,7
22,5
10
25,1
19,9
11
18,5
26,4
12
20,6
19,2
13
19,4
18,5
14
21,7
20,2
15
23,8
10,8
16
22,4
10,5
17
21,3
10,7
18
26,5
22,4
19
21,1
19,1
20
27,3
20,5
21
20,1
21,3
22
20,3
20,7
23
26,9
18,7
24
21,9
21,4
25
20,6
18,9
26
18,1
24,3
27
20,9
23,8
28
18,9
22,1
29
19,6
20,8
30
29,5
19,7
Tabela 4 Cálculos do experimento com atrito.
M1
M2
Média
21,96
20,91
Desvio Padrão Populacional
3,07
1,87
Desvio Padrão Amostral
3,12
1,89
Coeficiente de atrito estático
0,88
0,84
Incerteza do coeficiente de atrito estático
0,14
0,09
O coeficiente de atrito estático foi cálculo a partir da equação 1 e a incerteza do mesmo, a partir da equação 2.
DISCUSSÃO E CONCLUSÃO Observando as Tabelas 2 e 4 percebese que o coeficiente de atrito estático é maior no experimento que foi colocado a lixa sobre o plano inclinado, ou seja, possui atrito. Notase também que a incerteza no experimento com atrito também é maior, podemos justificar tais discrepâncias por erro manual no momento do experimento, tais como: não colocar adequadamente a lixa sobre o plano inclinado, efetuar o subida da tábua de forma brusca, erro na medição e na leitura da régua, entre outros. Concluise que a força de atrito é menor em superfícies lisas, e que o coeficiente de atrito estático é maior na superfície com a lixa. E que a massa também interfere no coeficiente de atrito estático, quanto menor a massa maior será o coeficiente de atrito, podemos visualizar tais dados nas tabelas 2 e 4.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS HALLIDAY , RESNICK, WALKER; Fundamentos da Física, Vol . 1 , 8ª Edição, LTC, 2009. Só física, Força de atrito . Disponível em: . Acesso em: 22/06/2016.
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