Contente
- TL; DR (muito longo; não leu)
- Medir o tempo de movimento
- Calcular a força de atrito
- Gráfico da força de atrito
- Gravar dados da rampa
O atrito ocorre de duas maneiras: cinética e estática. O atrito cinético atua sobre um objeto que desliza sobre uma superfície, enquanto o atrito estático ocorre quando o atrito impede que o objeto se mova. Um modelo simples, porém eficaz, de atrito é que a força de atrito, f, é igual ao produto da força normal, N, e um número chamado coeficiente de atrito, μ. O coeficiente é diferente para cada par de materiais que entre em contato, incluindo um material que interage consigo mesmo. A força normal é a força perpendicular à interface entre duas superfícies deslizantes - em outras palavras, com que força elas se pressionam.
TL; DR (muito longo; não leu)
A fórmula para calcular o coeficiente de atrito é μ = f ÷ N. A força de atrito, f, sempre age na direção oposta ao movimento pretendido ou real, mas apenas paralelo à superfície.
Medir o tempo de movimento
Para medir a força do atrito, monte um experimento no qual um bloco, puxado por uma corda que passa por uma polia e está preso a uma massa suspensa, desliza pela pista. Comece o bloco o mais longe possível da polia, solte o bloco e registre o tempo, t, necessário para mover uma distância, L, ao longo da pista. Quando a massa suspensa é pequena, pode ser necessário empurrá-lo um pouco para movê-lo. Repita esta medição com diferentes massas suspensas.
Calcular a força de atrito
Calcule a força de atrito. Para começar, primeiro calcule Fnet, a força líquida no bloco. A equação é Fnet = 2ML ÷ t2, onde M é a massa do bloco em gramas.
A força aplicada no bloco, Fapplied, é a tração da corda causada pelo peso da massa suspensa, m. Calcule a força aplicada, Fapplied = mg, onde g = 9,81 metros por segundo ao quadrado, a constante de aceleração gravitacional.
Calcule N, a força normal é o peso do bloco. N = Mg.
Agora, calcule a força de atrito, f, a diferença entre a força aplicada e a força líquida. A equação é f = Fapplied - Fnet.
Gráfico da força de atrito
Faça um gráfico da força de atrito, f, no eixo y, em relação à força normal, N, no eixo x. A inclinação fornecerá o coeficiente de atrito cinético.
Gravar dados da rampa
Coloque o objeto na pista em uma extremidade e levante lentamente essa extremidade para fazer uma rampa. Registre o ângulo, θ, no qual o bloco apenas começa a deslizar. Nesse ângulo, a força efetiva da gravidade que atua na rampa é apenas um pouco maior que a força de atrito, impedindo que o bloco comece a deslizar. A incorporação da física do atrito com a geometria do plano inclinado fornece uma fórmula simples para o coeficiente de atrito estático: μ = tan (θ), onde μ é o coeficiente de atrito e θ é o ângulo.