Elatório física experimental - determinação da força de atrito estático guilherme guilherme (cefet/mg, engenharia de materiais)

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Introdução

O atrito aparece quando dois corpos estão em contato e há tendência de movimento. Ele é gerado pela aspericidade das superfícies em contato, sendo portanto variável de acordo com a natureza dos corpos envolvidos em um fenômeno. A força de atrito estático é uma força que aparece quando dois corpos estão em contato e eles não apresentam movimento relativo.Ela pode ter valores menoresou iguais ao produto do coficiente de atrito entre as duas supefícies multiplicados pela força normal. Assim:

Fe ≤µeN (1)

Assim a força de atrito estático tem um valor máximo e quando esse número é atingido, identifica-s que o copo está na iminência de movimento, ou seja, quando esse valor é superado, o corpo entra em movimento. Nessa etapa do fenômeno, a força de atrito é igual a força deatrito estática máxima que pod ser calculada como:

F= FeMax= µeN (2)

Quando um objeto é colocado em uma superfície inclinada, o coeficiente de atrito estático depende diretamente do ângulo de inclinação dessa superfície. Essa característica pode ser explicada nos diagrama abaixo:

Como o bloco está em equilíbrio, o somatório das forças no eixo x é nulo assim como o somatório das forças noeixo y. Assim, temos:

∑Fy = may(2ª Lei de Newton)

N = mgcosΘ

∑Fx = max

Fk =FeMax = mgsenΘ

Como já é sabido tem-se que a força de atrito estático é dado por:

FeMax= µeN

Como N = mgcosΘ, temos que FeMax=µemgcosΘ

Só que: FeMax = mgsenΘ, logo:

mgsenΘ = µemgcosΘµe = (senΘ)/ cosΘ

Objetivos

O coeficiente de atito estático entre duas superfícies;

Analisar adependência do coeficiente de atrito estático com a rugosidade, com a área de uma superficie e com a força normal a ela;

Material

Base;

Transferidor

Três laminas de diferentes materiais;

Bloco de metal polido em forma de paralelepípedo;

Quatro objetos com suporte para fixar-se um no outro;

Um pedaço de flanela;

Procedimento

Fixe uma das laminas na basee coloque o bloco sobre ela. Incline a base, lentamente até que o bloco esteja prestes a se mover, meça o valor do ângulo de inclinação. Utilizando a equação (2), determine o coeficiente de atrito estático entre as superfícies do bloco da lamina. Repita esse procedimento para obter um valor médio de µe. Repita o mesmo procedimento utilizando laminas de diferentes materiais. Determine oscoeficientes de atrito entre a superfície de cada uma delas e a do bloco. Verifique se os valores obtidos, comparativamente, correspondem a sua expectativa.

Em seguida, analise a influencia da área de contato sobre a força de atrito. Para isso, determine o coeficiente de atrito estático entre uma das laminas e cada face de diferente área do bloco. Verifique se o resultado é compatível com a equação 1.Agora, analise a dependência do coeficiente de atrito estático com a força normal a superfície.Verifique se o resultado encontrado é compatível com a equação (1).

Resultados

Os dados obtidos no experimento foram organizados na Tabela 1 e 2,

descritas abaixo:

Amostras




Medida

(°)




Medida

(°)




Medida

(°)




Medida

(°)


5ªMedida

(°)


Desvio

Padrão(°)


Coeficiente

de atrito

estático máximo

1 u.m.


28


27


29


30


27


1,30


0,54

2 u.m. (°)


28


26


28


27


28


0,90


0,52

3 u.m. (°)


25


24


23


27


25


1,48


0,47

Bloco

(Horizontal)(°)


25


24


25


23


240,83


0,45

Bloco

(vertical) (°)


25


26


26


25


24


0,83


0,47

Tabela 1: Dados obtidos variando-se o valor da normal( 1 , 2 e 3 u.m.) e a superfície de conntato(bloco na horizontal e na vertical)na superfície laminada do plano inclinado.

Amostras




Medida(º)




Medida

(°)




Medida

(°)




Medida...
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