Força de Atrito

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UNIVERSIDADE CATÓLICA DO SALVADOR – UCSAL
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS
BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
FÍSICA EXPERIMENTAL I
MATUTINO
Maisa Guedes Amorim Santos
NOÇÕES SOBRE FORÇA DE ATRITO 
Confirmação da Primeira Lei do Movimento da Mecânica
Salvador
2021
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1 INTRODUÇÃO
O objetivo deste relatório é estudar a Força do Atrito, apresentar seus conceitos para máximo entendimento, confirmar experimentalmente a primeira lei do movimento mecânico por extrapolação, concluindo assim que a grande potência do corpo é um fator que pode alterar o estado de repouso ou movimento do corpo. Também comparar conceitualmente o atrito estático e o atrito dinâmico e classificar o atrito. O relatório estará vinculado ao roteiro do experimento 8 do caderno de práticas da UCSAL e ao vídeo do curso da USP.
A Primeira Lei da Mecânica é chamada de Lei da Inércia, conforme pesquisado e traduzido por Rafael Helerbrock (2018) “Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele.” A lei afirma que, a menos que alguma força diferente de zero seja produzida no corpo, ele deve permanecer estacionário ou mover-se em linha reta a uma velocidade constante. A lei também explica o surgimento da força inercial, ou seja, a força gerada quando um objeto é submetido a uma força que pode gerar aceleração no mesmo. Quanto maior for a massa de um objeto, maior será sua inércia. Portanto, para alterar o estado de movimento de um corpo de grande massa, é necessário aplicar mais força.
Segundo Mariane Mendes Teixeira (2016) “A força de atrito surge em sentido contrário ao movimento de um objeto. Ela pode ser estática, se o objeto está em repouso, ou dinâmica, se o objeto está em movimento”. Quando provamos ou tomamos um objeto específico tentando movê-lo, reconhecemos que há uma certa dificuldade para obtê-lo em movimento. Essa dificuldade é devido à força do atrito, que é uma força que contrasta o movimento de objetos sob a influência de uma força. Ele age paralelamente à superfície de contato e, em contraste com a força aplicada a um corpo.
Mariane Mendes Teixeira (2016) explica que: “A força de atrito cinético é uma força que surge em oposição ao movimento de objetos que estão se movendo. Já a força de atrito estático atua sobre o objeto em repouso e dificulta ou impossibilita que ele inicie o movimento”. O módulo da força estática ou cinética de fricção depende principalmente de dois fatores: do módulo de força normal (n) para as superfícies de contato, materiais que constituem essas superfícies e definem o coeficiente de atrito (μ) entre eles. Conhecendo os fatores que determinam a força de fricção, podemos definir as expressões usadas para calculá-lo. A força cinética de atrito é calculada com a fórmula: Fat = μc.N. Nem esse μC é o coeficiente de atrito cinético entre as duas superfícies. A força estática de fricção é calculada pela seguinte fórmula: Fat = μe.N.
Para este experimento, será usado um dinamômetro que tem como funcionalidade medir a força por meio da deformação elástica de uma fonte. A massa é presa ao dinamômetro, que será possível ver o peso e indicação dessa massa. Um bloco de madeira também é usado e um papel de uma folha de sulfite. Vamos manter o dinamômetro no bloco de madeira, que é ligado no papel, puxando e observando o que acontecerá com a força em que o dinamômetro resulta em puxar o bloco que está sobre o papel.
Para a realização deste experimento serão utilizados os seguintes materiais:
· 1 dinamômetro
· 1 anel com fio de poliamida
· 1 papel sulfite
· 1 bloco de madeira
2 RESULTADOS E ANÁLISES
Figura 1 Vídeo USP– Experimento 10: Força de Atrito
Fonte: http://eaulas.usp.br/portal/video.action?idItem=5315
a) Materiais: Os materiais necessários para produção deste experimento são: 1 dinamômetro, 1 anel com fio de poliamida, 1 bloco de madeira e 1 folha de papel sulfite.
b) Procedimentos experimentais: Será pendurado ao dinamômetro uma massa, para a partir disso observar a indicação do peso da massa. Após isso, prende-se o dinamômetro no bloco que madeira que está sobre o papel, e, a partir disso pode-se perceber a força provocada quando o bloco é puxado. 
Como no vídeo do experimento da USP, no experimento 8 do caderno prático, é feito o uso do dinamômetro, que também está ligado a um bloco de madeira. A diferença é que há uma superfície esponjosa no bloco, e no experimento USP é usado uma folha de papel sob o bloco.
Figura 2 Vídeo USP– Experimento 10: Força de Atrito
Fonte: http://eaulas.usp.br/portal/video.action?idItem=5315
A montagem do procedimento é realizada da seguinte forma: O professor detém o dinamômetro para o bloco de madeira que está sob o papel, e a partir deste executa-se o experimento.
O movimento de deslizamento relativo entre o bloco de madeira e o papel ocorre apenas para valores acima de um certo limite de que a força é aplicada ao bloco de madeira sob o papel.
Se gradualmente a intensidade da força solicitante estiver aumentando, veremos que até certo instante o corpo não se moverá em relação ao papel. Isso porque podemos dizer que a força é equilibrada pela força da fricção estática, da Fat (e), enquanto não há relativa deslize entre as superfícies dos corpos que estão em contato.
A menor força aplicada ao iniciar o movimento do bloco de madeira a partir das informações apresentadas foi de 1N. Após está observação calculamos o coeficiente de atrito que é baseado no cálculo da força normal, sendo: N=m.g. Quando se supõe que a massa do bloco de madeira poderia ser de 500g, temos: N=0,5×9,81 que resulta em N=4,09. Assim, o coeficiente de atrito é calculado, que é produzido: μ= Fat÷N, μ= 1÷4,09, μ= 0,24.
Figura 3 Vídeo USP – Experimento 10: Força de Atrito
Fonte: http://eaulas.usp.br/portal/video.action?idItem=5315
Após a parada principal, o bloco começa a produzir um movimento de curto prazo para reduzir a força, isso provavelmente ocorre através do atrito do bloco com papel, estacionando o bloco em poucos segundos. Tornando-se essa redução, mais resistência pode ser observada e uma distância mais longa, puxando o bloco sob o papel até que o bloco chegue à tabela.
Quando o bloco de madeira é transferido para a mesa, a diminuição do atrito estático e cinético é observado em termos do bloco de madeira sob o papel. De fato, eles são diferentes superfícies, a redução do movimento na mesa se torna menor.
O coeficiente de atrito cinético de μc varia de 0,5 a 0,8 por asfalto seco, mas este fator também está conectado às condições do asfalto. Para o asfalto em dias chuvosos, este coeficiente pode ter valores de 0,25 a 0,75, dependendo da quantidade de água. Pode-se ver que, esses valores são menores do que quando o asfalto está seco, consequentemente, a força de atrito é menor, o que aumenta a chance que o carro deslize.
3 PESQUISA
a) 
Figura 4 Experiência – Força de Atrito
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=YxFq4cXgxzM
Ao início do vídeo a aluna comenta que a força do atrito surge quando o corpo desliza ou tende a deslizar sobre uma superfície, também que a força do atrito depende da força de compreensão (normal) e do coeficiente de atrito, portanto, quanto maior a força sobre a superfície, maior a força de atrito. 
Figura 5 Experiência – Força do atrito
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=YxFq4cXgxzM
No desenvolvimento do vídeo é apresentado os objetos que ela irá utilizar, que são: 1 carrinho de brinquedo, 1 cordão, 1 peso e 1 tapete. Primeiro ela coloca o carrinho em uma mesa lisa, sem nenhum atrito, e solta o peso, após isso a aluna põe o tapete sob a mesa e o carrinho em cima deste, ela solta o mesmo peso novamente e faz a sua observação.
Figura 6 Experiência – Força do atrito
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=YxFq4cXgxzM
Para concluir o vídeo a aluna explica sua observação, que houve uma alteração na aceleração do carrinho devido ao atrito quando colocado sob o tapete. Finalizando o vídeo ela cita os dois tipos de força de atrito que são:a força cinética e a força estática. Também cita que para se calcular o atrito, se deve multiplicar o coeficiente do atrito pela normal que é a massa do corpo multiplicado pela gravidade.
b) Cinco pontos fortes: A explicação e apresentação sobre o tema, os materiais de fácil acesso, o desenvolvimento do experimento, as observações e conclusões finais do experimento.
Cinco pontos fracos: A iluminação do vídeo foi o problema do vídeo, fora isso foi de fácil entendimento, e com facilidade de se desenvolver em casa por cada aluno.
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A força de atrito é diretamente proporcional à resistência normal (n) e depende das superfícies de contato. Observa-se também que o coeficiente de atrito cinético é menor do que o coeficiente estático de atrito. Após observações e análises específicas sobre a força do atrito, foi possível compreender os dois experimentos orientados. Comparando estes experimentos concluo que a força do atrito difere a partir da superfície em que o corpo é posto. No experimento do vídeo da USP, foi visto que a força do bloco de madeira sob o papel foi alterada após o bloco ser posto sob a mesa. O experimento 8 do caderno de práticas utilizou o mesmo método o que diferencia um do outro é que o bloco deste experimento havia uma superfície esponjosa.
REFERÊNCIAS
HELERBROCK, Rafael. "Leis de Newton”. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/leis-newton.htm . Acesso em 22 de abril de 2021.
TEIXEIRA, Mariane Mendes. "Força de atrito". Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forca-atrito.htm . Acesso em 22 de abril de 2021.
TEIXEIRA, Mariane Mendes. “Força de atrito”. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/forca-atrito.htm. Acesso em 23 de abril de 2021.