engenheiro quimico

Páginas: 9 (2244 palavras) Publicado: 11 de maio de 2014
Universidade Federal do Pará
Centro de Ciências Exatas e Naturais
Departamento de Física
Laboratório Básico I
Experiência 06
PLANO INCLINADO
1. OBJETIVOS
Ao término da experiência o aluno deverá ser capaz de:
a. Determinar a força máxima de atrito estático entre duas superfícies.
b. Determinar os coeficientes de atrito estático e cinético entre duas superfícies.
c. Concluir sobre avalidade da 1a Lei de Newton.
d. Utilizar o plano inclinado para determinação do coeficiente de atrito cinético.
e) Calcular velocidade e aceleração de um cilindro que rola sobre um plano inclinado
f) Determinar o valor mínimo da força de atrito necessária para o rolamento
g) Calcular o momento de inércia do cilindro
2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Um corpo em repouso, apoiado numa superfície horizontal,aplica sobre esta uma força F de
compressão, cuja intensidade é igual à do seu peso. A superfície de apoio exerce no corpo uma força
N de reação, que pôr ser perpendicular às superfícies de contato é chamada de reação normal de
apoio.

N

P
Figura 01
Considere um corpo apoiado sobre um plano inclinado, que forma um ângulo α com a horizontal.

N
Px

Py

α

P
Figura 02

Duasforças atuam no corpo; o peso P , vertical para baixo, e a reação normal de apoio N,
perpendicular ao plano inclinado.
1

Decompondo o peso P em duas componentes, uma Px , paralela ao plano, e outra Py , perpendicular
ao plano, a componente Py anula a reação normal de apoio N e a componente Px é a resultante que
faz o corpo descer.
A partir do triângulo retângulo da figura obtemos a intensidadedas componentes Px e Py
Px
P
Py
cos α =
P
sin α =

=⇒

Px = P sin α

(1)

=⇒

Py = P cos α

(2)

Se lançarmos um bloco de massa m com velocidade inicial v0 sobre uma mesa horizontal, ele
acabará parando. Isto significa que enquanto o bloco se move, ele possui uma aceleração média a, de
sentido oposto ao de sue movimento. Então, podemos dizer que a mesa exerce uma força deatrito,
cujo valor médio é ma, sobre o bloco que desliza.
Sempre que a superfície de um corpo escorrega sobre a de outro, cada corpo exerce sobre o
outro uma força paralela às superfícies. A força de atrito sobre cada corpo tem sentido oposto
ao seu movimento em relação ao outro corpo. As forças de atrito se opõem ao movimento, nunca
o favorecem. Mesmo quando não há movimento relativo, podemexistir forças de atrito entre as
superfícies e são chamadas ”forças de atrito estático”. A força máxima de atrito estático será igual
à força mínima necessária para começar o movimento. As forças que atuam entre superfícies em
movimento relativo denominam-se de “forças de atrito cinético”.
A força de atrito estático fe , entre um par de superfícies é aproximadamente independente da
área decontato e é proporcional à força normal, logo
fe ≤ µe N

(3)

onde µe é o coeficiente de atrito estático e N o módulo da força normal. O sinal de igualdade só é
válido quando fe assume seu valor máximo.
A força de atrito cinético fc , obedece às mesmas leis do atrito estático e é razoavelmente independente da velocidade com a qual cada superfície se move em relação à outra, logo
fc = µc N(4)

sendo µc o coeficiente de atrito
Geralmente para um dado par de superfícies, µe > µc . Os valores reais de µe e µc , dependem da
natureza das duas superfícies em contato, grau de polimento, umidade, contaminação, etc.
A força de atrito que se opõe a um corpo que rola sobre outro é muito menor que no movimento
de deslizamento, devido ao fato de que, no rolamento, as soldas microscópicas noscontatos são
“descascadas” e não “cortadas”, como no atrito de escorregamento.
Vamos considerar um bloco em repouso sobre um plano inclinado que forma um ângulo θ, com a
horizontal. Aumentando-se a inclinação, verifica-se que para um valor θe , o bloco começa a escorregar.

2

As forças que atuam no bloco são

y
N

Movimento

fe

Px
θ

θ

x

Py

P
Figura 03

Como o...
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