Relatório 1DH2 G1 T2

8/19/2019 Relatório 1DH2 G1 T2

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Eng. Rui Barral/ Fernanda Amaral | FIEXP

ANO LECTIVO2011/2012

LEIS DE NEWTON E ATRITO CINÉTICO

Nº Nome Comp. Nota

1110706 Álvaro Diogo Moreira da Rocha C1, C4

1110325 Diogo Emanuel Morais Azevedo C3

1110483 Francisco Fernandes Pereira C2

Instituto Superior de Engenharia do Porto

O Engenheiro _____________________________

Classificação ______________________________

Data da realização da experiência: 15/11/2011

Data da entrega:

Grupo Turma Trabalho Experimental

1 1DH2 Leis de Newton e atrito cinético


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Leis de Newton e Atrito Cinético

Eng. Rui Barral/ Fernanda Amaral

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Objectivo do trabalho:

O objectivo desta actividade laboratorial será implementar uma montagem que permita

determinar o coeficiente de atrito cinético e estudar as leis de Newton.


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Introdução teórica:

Em física, o atrito é a componente horizontal da força de contacto que actua sempre que

dois corpos entram em choque e há tendência ao movimento. A força de atrito é sempre

paralela às superfícies em interacção e contrária ao movimento relativo entre eles. Apesar

de sempre paralelo às superfícies em interacção, o atrito entre estas superfícies depende

da força normal, a componente vertical da força de contacto; quanto maior for a Força

Normal maior será o atrito. A força de atrito não depende da área de contacto entre as

superfícies, apenas da natureza destas superfícies e da força normal que tende a fazer umasuperfície "penetrar" na outra.

A força de atrito é uma força que se opõe ao movimento ou à tendência de um corpo para

se mover. Esta força manifesta-se de duas formas: a força de atrito estático, que é a força

que se opõe a uma outra força aplicada sobre um corpo e que anula esta última força até o

corpo começar a entrar em movimento (a força aplicada superou a força de atrito estático

máxima), e há também a força de atrito cinético, que é a força que se opõe a qualquer

movimento, quer seja entre duas superfícies ou entre uma superfície e um meio (líquido

ou gasoso). De notar que a força de atrito estático é geralmente superior à força de atrito

cinético. As forças de atrito são sempre paralelas às superfícies em contacto, tendo sentido

oposto ao da velocidade se o corpo estiver em movimento, ou sentido oposto ao sentido

em que o corpo tende a movimentar-se se este ainda continuar em repouso. O coeficiente

de atrito estático irá ser determinado através de uma montagem (o bloco de madeira

sobre a mesa, ligado por um fio inextensível a um conjunto de massas em suspensão com

recurso a uma roldana) que nos permitirá saber qual a massa mínima necessária para

fazer deslocar o bloco de madeira.

http://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_de_contatohttp://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_normalhttp://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_de_contatohttp://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_de_contatohttp://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_normalhttp://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_de_contatohttp://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica


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FORMULAS A UTILIZAR:

X0=0; V0=0; X=l

X = x0 + v0t + ½ at 2x = ½ at 2a = (2.l)/t 2

F = (m1 + m2).a; Fa = Força de atrito; P=m2.g

m2.g –Fa =F Fa = m2.g – (m1 + m2).a

N=m1.g

g=9.8 m/s2

Procedimento Experimental:

Se o bloco se mover com uma determinada aceleração, a mesma será proporcional

à resultante das forças responsáveis pelo movimento, sendo a massa e movimento

a constante de proporcionalidade.

Transferindo massas do prato suspenso para o bloco (para manter a massa total

constante) pode ser calculada a aceleração do sistema para percorrer uma

distância conhecida.

Conhecido este valor, poderá ser determinado o coeficiente de atrito

cinético.


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Dados experimentais:

Análise e tratamento dos dados experimentais:

Tabela I - Identificação das variáveis

GrandezaFísica

Notação Método de obtenção da Grandeza Unidade

Força F F = m.a N (newton)Massa M Medida directa Kg

Comprimento L Medida directa Cm

Velocidade V V = l / t m/s

Aceleração A A = 2.l / t2 m/s2

m1 (g) m2 (g) Δx (m) Δt (s) Aceleração (m/s2) Força de atrito(N)

N (N)

73,89 96,93 0.9 0.63 4.53 176.1 724.1

91.08 72.64 0.9 0.75 3.2 188.1 892.6

105.94 63.72 0.9 1.16 1.33 398.8 1038.2

113.99 55.28 0.9 1.69 0.63 435.1 1117.198.46 70.81 0.9 0.78 2.96 192.9 964.9

91.97 77.20 0.9 0.94 2.04 411.5 901.3

82.56 80.80 0.9 0.75 3.2 269.1 809.1

92.50 76.76 0.9 0.85 2.5 329.1 906.5


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Tabela II - Equipamento usado:

Grandeza Física Equipamento Unidade Resolução Erro

Comprimento Fita Métrica cm 0,1 cm 0,05 cm

Massa Balança g 1 g 0,5 g

Tempo Cronómetro s 0,01 ms 0,005 ms

y = 41,769x + 132,06R² = 0,9343

0

50

100

150

200

250

300350

400

450

500

738,9 910,8 984,6 825,6 925 1059,4919,71139,8

F o r ç a

d e

a t r i t o

Força Normal

Coeficiente de Atrito Cinético

Relação Fa com Fn

Linear (Relação Fa comFn)


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1. Formulário:

Δt - variação do intervalo de tempo

Δx - variação do deslocamento

Fa - Força de atrito

N - Reacção Normal

P - Peso

µe - coeficiente de atrito estático

g - força gravítica (g = 9.8 m/s2)

µc - coeficiente de atrito cinético

m - massa

a - aceleração

v - velocidade

am - aceleração média

Δv - variação da velocidade

vi - velocidade inicial

vf - velocidade final

ti - tempo inicial

tf - tempo final


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Conclusão:

Como já foi dito anteriormente, para esta actividade laboratorial era proposto oestudo de um tema importante de Física quando esta é aplicada à engenharia, ou seja,o atrito no plano horizontal. Através da montagem laboratorial indicada, os alunosteriam de determinar os coeficientes de atrito estático e cinético, assim como estudaras Leis de Newton. A experiência em si decorreu com toda a normalidade, permitindoao grupo aplicar e provar experimentalmente todos os conceitos teóricos queconhecíamos antecipadamente e retirar algumas conclusões importantes sobre o temaabordado, conclusões essas que podem vir a revelar-se úteis no futuro, tendo emconta o curso em que estamos inseridos.

Conseguimos responder a algumas questões que surgiram, através de um estudoexaustivo dos dados que tínhamos ao nosso dispor apoiados pelos conhecimentosdados pelo engenheiro nas aulas teóricas, que de seguida serão apresentados:

-> Concluímos que a força de atrito é sempre paralela às superfícies em interacção econtrária ao movimento relativo entre eles.

-> Verificámos também que quando uma força é aplicada a um bloco, paralelamente ásuperfície em que este se encontra pousado, e não ocorre movimento, dizemos que aforça aplicada é equilibrada por uma força oposta de atrito estático que é exercida nobloco através da superfície de contacto.

-> Podemos ainda observar e descrever a situação em que a intensidade da forçaaplicada a F ultrapassa, ainda que ligeiramente, o valor máximo da força de atritoestático, colocando o corpo em movimento, com a resistência de uma nova força deatrito: a força de atrito cinético (ou dinâmico), Fac de intensidade:

Em que μc se designa por coeficiente de atrito cinético ou dinâmico.


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Em relação ao gráfico, constatamos que este foi realizado com sucesso, visto que o

valor de R2

, foi bastante próximo do pretendido (0,999…).

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