Prática 10: Força de Atrito II - Emanuel Pinheiro Fontelles, Notas de estudo de Física

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Pr´atica 10: For¸ca de Atrito II

Emanuel Pinheiro Fontelles

Data de realiza¸c˜ao da pr´atica: 01/02/

SUM ´ARIO 2

Sum´ario

2 Question´ario 4

2 Question´ario

1. Dˆe exemplos, pelo menos dois, onde o atrito ´e necess´ario. R.: S˜ao diversos os exemplos que podemos citar, vejamos, se n˜ao fosse o atrito entre os pneus do carro e o solo, n˜ao poder´ıamos dirigir um carro ou fazer curvas, os pregos pulariam facilmente, os bulbos das lˆampadas se desenroscariam sem nenhum esfor¸co e o h´oquei no gelo seria impratic´avel.
2. Dˆe exemplos, pelo menos dois, onde o atrito deve ser minimizado. R.: S˜ao diversos os exemplos que podemos citar, vejamos, o ´oleo do motor de um autom´ovel minimiza o atrito entre as partes m´oveis, n˜ao s´o em motores de carros, mas em m´aquinas mecˆanicas em geral; carros de corrida usam do conceito de arraste para aumentar sua velocidade, na qual melhorando a aerodinˆamica do modelo pode- se obter velocidades maiores.
3. Por que os pneus aderem melhor ao solo em uma estrada plana horizontal do que em uma estrada inclinada?. R.: Se considerarmos um plano cuja inclina¸c˜ao ´e zero (θ = 0), temos que a for¸ca P~ = N^ ~ , assim sendo fat maxima, pois as componentes s˜ao iguais na dire¸c˜ao ˆ. No entanto, se considerarmos θ 6 = 0, sabendo que a for¸ca N~ ´e perpendicular ao plano, teremos componentes Nx (Ncos(θ)) na dire¸c˜ao ˆı e Ny(Nsen(θ)) na dire¸c˜ao ˆ, diminuindo assim a for¸ca de atrito, o que implica em uma menor aderˆencia ao plano situado.
4. Suponha um autom´ovel com tra¸c˜ao dianteira, parado e que inicia um movimento para a direita. Qual a orienta¸c˜ao das for¸cas de atrito sobre as rodas do mesmo (dianteiras e traseiras)? Justifique a orienta¸c˜ao destas for¸cas e indique se trata-se de atrito est´atico ou cin´etico. R.: A for¸ca de atrito ´e sempre contr´aria ao movimento, portanto, tanto nas rodas dianteiras como tamb´em nas traseiras a for¸ca de atrito ´e para esquerda. Como a tra¸c˜ao ´e dianteira ela tem maior atrito est´atico, pois exerce a for¸ca para puxar todo o carro, enquanto as rodas traseiras iniciam o movimento ap´os o inicio do movimento do carro. Antes do movimento iniciar a for¸ca de atrito est´atico ´e que atua sobre o autom´ovel, ap´os a largada a for¸ca torna-se de atrito cin´etico.
5. O coeficiente de atrito est´atico pode ser determinado experimentalmente utilizando-se um plano inclinado com inclina¸c˜ao vari´avel. O procedi- mento consiste em colocar o bloco sobre o plano inclinado e fazer com que a inclina¸c˜ao aumente continuamente, a partir da horizontal. Verifica-se que, para um certo ˆangulo θ 1 , o bloco, que se achava em repouso, come¸ca a escorregar. Mostre que o coeficiente de atrito est´atico ´e dado por:

μe = tgθ 1

R.: Ao iniciar o movimento existem trˆes for¸cas atuando sobre o bloco: seu peso, a for¸ca normal e a for¸ca de atrito cin´etico(que ´e oposta ao movimento do bloco). Escolhemos um eixo perpendicular e outro paralelo `a superf´ıcie e decompomos o peso nessas duas dire¸c˜oes, conforme o indicado na figura abaixo. Assim as condi¸c˜oes de equil´ıbrio s˜ao:

ΣFx = psenα + (−fc) = psenα − μcn = 0 ⇒ n =

psenα μc

2 Question´ario 5

ΣFy = n + (−pcosα) = 0 ⇒ n = pcosα Igualando as duas equa¸c˜oes temos: psenα μc

= pcosα ⇒ μc = tgα.

O que nos mostra que o coeficiente de atrito cin´etico n˜ao depende da massa do bloco, mas apenas da tangente do ˆangulo de sua inclina¸c˜ao.

6. Os aerof´olios colocados na traseira dos carros de corrida s˜ao projetados de modo que o ar, ao fluir pelos mesmos, exer¸ca uma for¸ca para baixo. Isso ajuda ou n˜ao no desempenho dos carros? Justifique. R.: Numa corrida o mais r´apido ´e quem ganha a competi¸c˜ao, desse modo o mais veloz tem vantagem. Ao analisarmos a resistˆencia de um fluido, a for¸ca que um fluido (um g´as ou um l´ıquido) exerce sobre o corpo que se move atrav´es dele, e a Terceira Lei de Newton sabemos que o fluido exerce sobre o corpo uma for¸ca igual e contr´aria, assim um aerof´olio direciona o fluido (o ar) para baixo, diminuindo a for¸ca normal sobre o autom´ovel o que implica a diminui¸c˜ao da for¸ca de atrito cin´etico. Ao reduzirmos o atrito a velocidade tende a aumentar, melhorando o desempenho do carro.

4 Referˆencias Bibliogr´aficas 7

4 Referˆencias Bibliogr´aficas

1. F´ısica 1 - Sears, Francis W.; Zemansky, Mark W.; Young, Hugh D.; Freedman, Roger A. 12a^ edi¸c˜ao - 2008. Pearson Addison Wesley. S˜ao Paulo.
2. F´ısica, um curso universit´ario - Volume 1 Mecˆanica - Alonso, Marcelo e Finn, Ed- ward J. 10a^ reeimpress˜ao - 2002. Editora Edgard Blucher¨ Ltda.
3. Curso de F´ısica B´asica, Volume 1 Mecˆanica - Nussenzveig, H. Moys´es. 4a^ edi¸c˜ao -
   2002. Editora Edgard Blucher¨ Ltda.
4. F´ısica 1 - Halliday, David; Resnick, Robert; Kenneth, Krane S. 5a^ edi¸c˜ao - 2003. LTC - Livros T´ecnicos e Cient´ıficos Editora. S.A. Rio de Janeiro.
5. F´ısica I, Roteiros de Pr´aticas - Para o Bacharelado em F´ısica - Dias, Nildo L. Universidade Federal do Cear´a. 2012.