Forças de Atrito - Apostilas - Fisica, Notas de estudo de Física. Universidade do Estado do Amazonas (UEA)
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Brigadeiro6 de Março de 2013

Forças de Atrito - Apostilas - Fisica, Notas de estudo de Física. Universidade do Estado do Amazonas (UEA)

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Apostilas e exercicios de Física sobre o estudo das Forças de Atrito, tipos de força de atrito, o coeficiente de atrito.
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Introdução

Quando um objeto está sendo deslizado em um plano extremamente áspero, está também, além de sofrer a força para o movimento está exercendo uma força contrária que chamamos de Força de Atrito. A força de atrito é sempre o contrário da força exercida sobre ele. Existem vários tipos de força de atrito, os principais são dois que são chamados de estático e dinâmicos. Também existe o coeficiente de atrito, que é uma fórmula para se calcular a força de atrito exercida no plano. As duas leis do coeficiente de atrito (estático e dinâmico) foram descobertas experimentalmente por Leonardo da Vinci (1452-1519), e o cientista francês Charles A. Coulomb que, estudando o atrito, estabeleceu a diferença entre atrito estático e dinâmico.

Objetivo

Neste trabalho iremos explicar como este tipo de força reage nos objetos, os tipos de força de atrito, o coeficiente de atrito, e os exercícios 12 e 13 do experimento 7 do PLT: Práticas de Laboratório para Engenharias.

Força de Atrito

Quando um objeto está sendo deslizado em um plano extremamente áspero, está também, além de sofrer a força para o movimento está exercendo uma força contrária que chamamos de Força de Atrito. A força de atrito é sempre o contrário da força exercida sobre ele.

[pic]

Figura 1: http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/forca-atrito.htm

Existem vários tipos de Força de atrito, e os seus principais são:

1- Força de atrito estático.

Esta força atua quando tentamos empurrar um objeto ou temos um objeto num plano inclinado e este objeto não exerce nenhum tipo de movimento, ou seja, a força de atrito estático é a mesma intensidade da força aplicada sobre o objeto, impedindo o seu movimento.

2- Força de atrito dinâmico

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Esta força atua quando tentamos empurrar um objeto e a força de atrito é maior que a força exercida no objeto, sendo assim exerce uma força superior ao do objeto se opondo ao movimento.

3- Força de atrito cinético

È quando iniciamos um movimento e está força continua atuando sobre o objeto, que seria exercido num objeto circular por exemplo numa descida.

Simplificando:

Força de atrito estática; é aquela que atua enquanto não houver movimento.

Força de atrito dinâmica; é aquela que atua durante o movimento.

Força de atrito cinético; quando o corpo entra em movimento, uma força de atrito, opondo-se a este movimento, continua a atuar sobre o corpo.

Coeficiente de atrito (μ)

O coeficiente de atrito é uma constante para podermos calcular o valor da força de atrito exercido sobre o objeto. Cada conjunto de materiais tem seu coeficiente de atrito, que logicamente seria a sua rugosidade mais a sua dureza, ou seja, quanto mais duro, rugoso o material, e mais pesado o objeto, maior será a sua força de atrito. Abaixo algumas tabelas de alguns coeficientes de atrito:

Por deslizamento

|Superfícies em contato |μc |

|Aço sobre aço |0.18 |

|Aço sobre gelo (patines) |0.02-0.03 |

|Aço sobre ferro |0.19 |

|Gelo sobre gelo |0.028 |

|Patins de madeira sobre gelo e neve |0.035 |

|Borracha (pneu) sobre terreno firme |0.4-0.6 |

|Correa de couro (seca) sobre metal |0.56 |

|Bronze sobre bronze |0.2 |

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|Bronze sobre aço |0.18 |

|Madeira sobre madeira (carvalho) na direção da fibra |0.48 |

Figura 2: http://www.fisica.ufs.br/CorpoDocente/egsantana/dinamica/rozamiento/general/rozamiento.ht m

Estático ou cinético

|Superfícies em contato |μe |μc |

|Cobre sobre aço |0.53 |0.36 |

|Aço sobre aço |0.74 |0.57 |

|Alumínio sobre aço |0.61 |0.47 |

|Borracha sobre concreto |1.0 |0.8 |

|Madeira sobre madeira |0.25-0.5 |0.2 |

|Madeira encerada sobre neve úmida |0.14 |0.1 |

|Teflon sobre teflon |0.04 |0.04 |

|Articulações sinoviais em humanos |0.01 |0.003 |

Figura 3: http://www.fisica.ufs.br/CorpoDocente/egsantana/dinamica/rozamiento/general/rozamiento.ht m

Para calcularmos esta força, usaremos a seguinte fórmula:

Fat = μ . N

Nos exercícios do dia – a – dia se não especificarem o tipo de força de atrito (estático ou dinâmico) admitimos que μe = μd.

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Revisão Bibliográfica:

Por Marco Aurélio da Silva

Equipe Brasil Escola

http://www.brasilescola.com/fisica/forca-atrito.htm

Quando empurramos ou puxamos um copo qualquer de massa m percebemos que existe certa dificuldade, e em alguns casos percebe-se que o corpo não entra em movimento. Qual a explicação para isso? O que acontece é que toda vez que puxamos ou empurramos um corpo, aparece uma força que é contrária ao movimento. Essa força é chamada de Força de Atrito.

Força de Atrito Estático

Representado por Fe ela é a força que está contrária à tendência de movimento. Por exemplo, quando queremos trocar o móvel de lugar tentamos empurrá-lo ou puxá-lo até onde queremos que ele fique, no entanto, em alguns casos percebemos que ele não sai do lugar, pois a força que imprimimos sobre ele não é suficientemente grande para que ele possa sair do estado de repouso. O que acontece é que a força de atrito é maior que a força que aplicamos sobre o móvel que queremos trocar de lugar. Essa força que aparece quando os corpos estão em repouso é chamada de força de atrito estático e é representado da seguinte forma:

Fate = μe.N

Onde μe é o coeficiente de atrito estático.

Força de Atrito Cinético

Também chamado de força de atrito dinâmico, esse é o atrito que aparece quando os corpos estão em movimento, ou seja, ele é contrário à movimentação dos corpos. Por exemplo, quando um carro está se locomovendo em uma estrada e precisa frear o carro bruscamente, o carro para, no entanto esse fato só é possibilitado devido à força de atrito, contrária ao movimento do carro, existente entre os pneus e o asfalto. Matematicamente, temos que a força de atrito cinético é escrita da seguinte forma:

Fatc = μc.N

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Onde μc é chamado de coeficiente de atrito cinético.

Comparando a equação geral da força de atrito com a força de atrito estático e dinâmico, temos que para um corpo que está em repouso a força de atrito é variável até μN, ou seja, até a eminência do movimento. E para um corpo que está em movimento tem-se que a força de atrito é constante e igual a μN.

Questões do PLT:

12- Demonstre que:

Tan θ = μe

[pic]

Figura 4: http://www.infoescola.com/fisica/forcas-no-plano-inclinado/

A força de atrito estático Fate é dada pelo produto do coeficiente de atrito estático µe com a normal N:

Fate = µe.N

Deste modo, podemos observar que, para um objeto não deslizar em um plano inclinado, o coeficiente de atrito estático tem de ser maior que o valor da tangente do ângulo θ. Isto pode ser obtido isolando o coeficiente de atrito estático da expressão para a força de atrito estático. Veja:

µe = Fate/N

Quando o móvel está na iminência de deslizar, a força de atrito estático é igual ao valor da força Px.

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Se:

Px = Fate

Então:

Fate = P.senθ

Sabendo que

Py = N

Que equivale à relação

N = P.cosθ

O coeficiente de atrito estático então é dado por:

µe = P.senθ/P.cosθ

µe = senθ/cosθ

Como

Tgθ = senθ/cosθ

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Então

µe = tgθ

Fonte: http://www.infoescola.com/fisica/forcas-no-plano-inclinado/

13- Determine experimentalmente qual o coeficiente de atrito estático entre a rampa e o bloco.

Usando o experimento 7 do laboratório de física, temos um plano inclinado de 30° e o peso do bloco é de 94.847 g. Com esses dados podemos calcular o coeficiente de atrito estático através da fórmula abaixo:

µe = P.senθ/P.cosθ

Primeiramente transformamos a massa do bloco em peso:

P = 0.094847. 9.8 = 0.9295006 N

Conforme a figura 4, usaremos a força Py e Px, para podermos calcular o coeficiente de atrito.

Aplicando na fórmula:

Px= P.senθ = 0.9295006. sen30° = 0.465 N

Py= P.cosθ = 0.9295006. cos30° = 0.805 N

Aplicando na fórmula do coeficiente de atrito temos:

[pic] = [pic] = 0.577

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Bibliografia

Silva, Marco A.-Força de atrito

Disponível em < http://www.brasilescola.com/fisica/forca-atrito.htm> acesso em 29/09/2010

Mundo Educação/Física/ Mecânica/ -Força de Atrito

Disponível em acesso em 28/09/2010

Santana, Everton G. de.- O Atrito por deslizamento Disponível emacesso em 28/09/2010

Info Escola/Física- Força de Atrito sobre um objeto num plano inclinado Disponível emacesso em 29/09/2010

Bonjorno,Regina Azenha, José Roberto Bonjorno, Valter Bonjorno , Clinton Marcico Ramos, Física Completa, volume único, ensino médio, 2º edição, editora Ftd, 2001

Ortiz, Jeferson Altenhofen, PLT Práticas de laboratório para engenharias, edição especial, Editora Átomo, 2009

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