Força de Atrito

PRÁTICA III - FORÇA DE ATRITO\nRELATÓRIOS DE FIS03 - LABORATÓRIO DE FÍSICA A\n\nTurma 09\n\nBeatriz Coelho Pereira\nRA: 2022001992, T09, ICT, Universidade Federal de Itajubá, Rua Irmã Ivone Drumond, 200 - Distrito Industrial II, Itabira - MG\nd2022001992@unifei.edu.br\n\nWendy Anara Cristina Souza Gonçalves\nRA: 2020027749, T09, IEI, Universidade Federal de Itajubá, Rua Irmã Ivone Drumond, 200 - Distrito Industrial II, Itabira - MG\nwendyanara@unifei.edu.br\n\nItabira-MG\n22 de setembro de 2022 1. INTRODUÇÃO\nA força de atrito está presente em quase todos os movimentos do nosso cotidiano e que a torna uma força fundamental em nossas vidas. Na física, o atrito é uma força rival que atua apenas quando um objeto está em contato mecânico com outro, e a força oposta ao movimento dos objetos que estão sob ação de uma força, tornando mais difícil movê-lo, podendo ser classificada como: força de atrito cinético (ou dinâmico) a qual é uma força que surge em oposição ao movimento de objetos que estão se movendo ou como força de atrito estático quando atua sobre o objeto em repouso e dificulta ou impossibilita que ele inicie o movimento. Vale salientar também que a energia dissipada pelo atrito (sempre de forma irreversível) é convertida em energia térmica que leva ao aumento da temperatura dos corpos que nelas estão envolvidos. Para o cálculo do coeficiente de atrito usamos a fórmula\n\nFat = µ . N\n\ndesenvolvida por Coulomb. Onde são respectivamente:\n[Fat] Força de atrito (N)\n[µ] O coeficiente de atrito estático entre as superfícies\n[N] Força normal (N)\n\n2. OBJETIVOS\nMostrar que a força de atrito depende da superfície dos objetos em contato. 3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL\nMateriais utilizados:\n• Polia\n• Uma peça\n• Pesos de 1,3 N\n• superfície de madeira\n• superfície de EVA\n• superfície de esponja\n\nForam realizados dois experimentos, o primeiro para a verificação do limite estático foi executado da seguinte forma:\n1. O aparato experimental constituiu em um plano inclinado com uma polia e uma peça\n2. Adicionamos um peso por vez para averiguar se iria causar movimento na peça\n3. A cada peso adicionado realizamos o cálculo do coeficiente estático até o momento em que a peça se movimenta, sendo este último o limite estático.\n4. Após efetuarmos os cálculos dos coeficientes criamos uma tabela de \"força aplicada x movimento\" ocorrido e plotamos o gráfico de \"coeficiente x força aplicada\"\n5. Repetimos esse processo para 3 peças, mudando a superfície (madeira, EVA e uma de esponja). ||u| = (0.017746423 +/- 0.048175453)\\nF3 = 1,48N (suporte+2pesos)\\nμe = \\frac{1.48}{1.3\\cdot cos(0.52359900)} - tg(0, 52359900) = 0.408586344\\n(Δμe)^{2} = \\left(\\frac{1.48}{1.3\\cdot cos(0.52359900)}\\right)^{2} * (0, 01)^{2} + (\\frac{1.48}{cos(0.52359900)})*\\left( - \\frac{1}{(1.3)}\\right)^{2} * (0, 01)^{2} + \\left(\\frac{1.48}{1.3}\\right) * tg(0, 52359900) * sec(0, 52359900)^{2} * (0, 008726265)^{2} \\sim 0.759320526\\n||u| = (0.408586344 +/- 0.759320526)\\n\\nApos esses cálculos chegamos aos valores obtidos na tabela 1\\nTabela 1: coeficiente de atrito estático superficial de madeira:\\nForça Aplicada | Coeficiente Artito Estático | Ocorrência de Movimento\\n(0,2 +/- 0,01) N (0.444115591 +/- 0.000895830) Equilibrio\\n(0,84 +/- 0,01) N (0.017746423 +/- 0.00375916) Equilibrio\\n(1,48 +/- 0,01) N (0.408586344 +/- 0.006620263) Equilibrio (Limite Estático)\\nFonte: Elaborado pelos autores\\nOu seja (0.408586344 +/- 0.006620263) , é o limite de atrito estático da superfície de madeira pois caso se acrescente qualquer peso a mais a peça entrará em movimento.\\nApós os cálculos plotamos o seguinte gráfico:\\nImagem 1: Gráfico da superfície de madeira Coeficiente de A.Estático X Força Aplicada\\nB) Superfície de EVA\\nCálculo do coeficiente de atrito estático dos respectivos pesos(força) na superfície de EVA\\nF1 = 0,2N (suporte)\\nμe = \\frac{0.2}{1.3\\cdot cos(0.52359900)} - tg(0,52359900) = -0.444115591\\n(Δμe)^{2} = \\left(\\frac{1}{1.3\\cdot cos(0.52359900)}\\right)^{2} * (0, 01)^{2} + (0, 01)^{2} + \\left(\\frac{0.2}{cos(0.52359900)}\\right)* tg(0, 52359900) * sec sec(0, 52359900)^{2} * (0.008726265)^{2}= \\sim 0.000897276\\n||u| = (0.444115591 +/- 0.000897276)\\nF2 = 0,84N (suporte+1peso)\\nμe = \\frac{0.84}{1.3\\cdot cos(0.52359900)} - tg(0, 52359900) = -0.017746423\\n||u| = (0.177464623 +/- 0.00375916) F3 = 1,48N (suporte+2pesos)\\nμe = \\frac{1.48}{1.3\\cdot cos(0.52359900)} - tg(0, 52359900) = 0.408586344\\n(Δμe)^{2} = \\left(\\frac{1.48}{1.3\\cdot cos(0.52359900)}\\right)^{2} * (0, 01)^{2} + (0, 01)^{2} + \\left(\\frac{0.84}{cos(0.52359900)}\\right)* tg(0, 52359900) * sec(0, 52359900)^{2} * (0.008726265)^{2} \\sim 0.048175453\\nF=2,12N (suporte+3pesos)\\nμe = \\frac{2.12}{1.3\\cdot cos(0.52359900)} - tg(0, 52359900) = 0.834937312\\n(Δμe)^{2} = \\left(\\frac{2.12}{1.3\\cdot cos(0.52359900)}\\right)^{2} * (0, 01)^{2} + (0, 01)^{2} + \\left(\\frac{2.12}{cos(0.52359900)}\\right) * tg(0, 52359900) * sec sec(0, 52359900)^{2} * (0.008726265)^{2} \\sim 0.094845500\\n||u| = (0.834937312 +/- 0.009484550)\\ncom esses resultados montamos a tabela 2\\nTabela 2: superfície de EVA\\nForça Aplicada | Coeficiente de Atrito Estático | Ocorrência de movimento\\n(0,2 +/- 0,01) N (0.444115591 +/- 0.000897276) Equilibrio\\n(0,84 +/- 0,01) N (0.177464623 +/- 0.048175453) Equilibrio\\n(1,12 +/- 0,01) N (0.408586344 +/- 0.075932506) Equilibrio\\n(2,12 +/- 0,01) N (0.834937312 +/- 0.009484550) Equilibrio (limite estático)\\nFonte: Elaborado pelos autores concluímos que (0,834937312 +/- 0,009484550) é o limite de atrito estático na superfície de EVA , pois se qualquer peso a mais for acrescentado a peça entrará em movimento.\n\ncom os resultados da tabela 2 plotamos o gráfico:\n\nImagem 2: superfície de EVA\nCoeficiente de A.Estático X Força Aplicada\n\nFonte: Elaborado pelos autores\n\nA seguir teremos o cálculo do coeficiente de atrito estático com os respectivos pesos (força) na superfície de esponja\n\nF1 = 0,2N (suporte)\n\nμe = 0.2 / (1.3*cos(0.52359900)) - tg(0.52359900) = -0.444115591\n\n(Δμe)² = (1 / (1.3*cos(0.52359900)))² * (0.01)² + (0.2 / cos(0.52359900))² * (-1 / (1.3)²) * (0.01)² +\n(0.2 / 1.3 * tg(0.52359900) * sec sec(0.52359900))² * (0.00872665)²\n\n~ 0.000897276\n\n|μe| = (0,444115591 +/- 0.000897276) F2 = 0,84N (suporte+1peso)\n\nμe = 0.84 / (1.3*cos(0.52359900)) - tg(0.52359900) = -0.17764623\n\n(Δμe)² = (1 / (1.3*cos(0.52359900)))² * (0.01)² + (0.84 / cos(0.52359900))² * (-1 / (1.3)²) * (0.01)² +\n(0.84 / 1.3 * tg(0.52359900) * sec sec(0.52359900))² * (0.00872665)²\n\n|μe| = (0,17764623 +/- 0,048175453)\n\ncom esse valores criamos a tabela 3\n\nTabela 3: superfície de esponja\n\nForça Aplicada | Coeficiente de Atrito Estático | Ocorência do movimento\n(0,2 +/- 0,01) N (0,444115591 +/- 0,000897276) Equilíbrio\n(0,84 +/- 0,01) N (0,177646423 +/- 0,048175453) Equilíbrio (limite estático)\n\nFonte: Elaborado pelos autores\n\nanalisando os dados conclui-se que (0,017764623 +/- 0,048175453) é o limite estático da superfície de esponja\n\ncom os resultados da tabela 3 plotamos o gráfico:\n\nImagem 3: gráfico da superfície de esponja Coeficiente de A.Estático X Força Aplicada\n\n4.2 Experimento sem forças externas\n\nPara esse experimento, após os devidos cálculos consideramos o erro instrumental do plano inclinado(radianos): 0,00872665 e utilizamos a fórmula (2) do cálculo do coeficiente de atrito estático\n\nμe = |Tg(x)|\n\nonde são respectivamente:\n\n[ |μe| coeficiente de atrito estático, e [Tg(x)] a tangente do ângulo\n\nA) Superfície de madeira\n\nApós efetuarmos as medições expressamos os valores (já incluso com o erro instrumental) na tabela 4\n\nTabela 4:valores do ângulo da superfície de madeira com o erro instrumental já incluso\nÂngulo(graus)\n25 +/- 0,5\n26 +/- 0,5 28 +/- 0,5\n25 +/- 0,5\n24 +/- 0,5\nFonte: Elaborado pelos autores\n\nCalculamos a média dos medidas dos ângulos obtidas da superfície de madeira e obtemos o seguinte resultado\n\nMédia = (25+26+28+25+24) / 5 = 25,6°\n\n1/(5-1) * ∑ {(25 – 25,6) + (26 – 25,6) + (28 – 25,6) + (25 – 25,6) + (24 – 25,6)}² = \n\n0,0144\nΔM = (0,5 + 0,0144) ~ 0,5°\nMédia dos ângulos (25,6 +/- 0,5) graus\n\nConvertendo graus para radiano\n25,6 = 0,4468043 radianos\n0,5 = 0,008726645radianos\n\nCálculo do coeficiente de atrito estático na superfície de madeira\nμe = 1 - tg {0,4468043} = 0,4791197214\n\n(Δμe)² = (sec sec (0,4468043) * sec sec (0,4468043)³ )² * (0,008726645)² = 0,0107299021\nμe = (0,4791197214 +/- 0,0107299021)\n\nB) Superfície de EVA\n\nRepetimos todo o processo do item 4.2 para a superfície de EVA\n\nTabela 5 valores do ângulo da superfície de EVA com o erro instrumental já incluso\nÂngulo(graus)\n41 +/- 0,5