A.L. 1.2 Atrito Cinetico e Estatico - Versao Aluno
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Física Carla Brito
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As forças de atrito manifestam-se quando um corpo se move em relação a
outro: por exemplo, dois sólidos em contacto. Quando uma força de atrito impede que
o corpo deslize, é designada por força de atrito estático. Quando o corpo começa a
mover-se fica sujeito à força de atrito cinético.
O valor máximo da força de atrito estático é proporcional ao módulo da força
normal: . A constante de proporcionalidade chama-se coeficiente de
atrito estático.
Se o corpo deslizar, a força de atrito cinético, , é independente da
velocidade (se esta não for muito elevada) e o seu módulo é proporcional ao módulo
da força normal: . A constante chama-se coeficiente de atrito cinético.
As forças de atrito dependem das superfícies em contacto (do material de que
são feitos e do seu polimento).
Objectivos
Identificar as forças que actuam num corpo, quer quando ele é solicitado a mover-
se.
Relacionar as forças de atrito estático e cinético com:
o a massa dos objectos o a superfície de contacto o a área de contacto
Verificar, experimentalmente, que o coeficiente de atrito cinético é inferior ao estático.
A.L. 1.2 – Atritos estático e cinético Física
12º Ano
Física Carla Brito
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Questões pré-laboratoriais
1. Um bloco é colocado em repouso num plano de inclinação θ.
a) Que forças actuam sobre ele? Qual é o módulo da força de atrito a que fica
sujeito?
b) Aumentando a inclinação do plano para θ’ o bloco fica na iminência de deslizar. Prove que, nestas circunstancias, o coeficiente de atrito estático
.
c) Em que situação o corpo está mais comprimido contra a superfície do
plano, quando a inclinação é θ ou θ’? Que influência tem esse factor na
força de atrito estática máxima?
2. Observe a figura seguinte.
a) Que forças actuam sobre A e sobre B?
b) Enquanto o bloco não estiver a deslizar, qual é o módulo da força de atrito?
A
B
Física Carla Brito
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c) Aumentando a massa de B, A fica quase a deslizar. Neste caso:
i. Qual é o módulo da força de atrito?
ii. Qual é a expressão de em função das massas de A e de B?
iii. Se a massa de A aumentar, como variará a massa de B? Que gráfico traduz
essa variação?
3. Aumentando a massa do bloco B, este entra em movimento. Como o classifica?
Mostre que, sabendo a aceleração do sistema, pode determinar o coeficiente
de atrito cinético.
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Trabalho laboratorial
Parte I: determinação do coeficiente de atrito estático entre a superfície
do bloco e a superfície do plano.
Procedimento:
Coloque um bloco em cima de um plano e vá aumentando lentamente a
inclinação, medindo o ângulo do plano inclinado para o qual o bloco fica na
iminência de deslizar.
Registo de resultados
mA =
Material do bloco: ______________
Ensaio θ (°) θmédio(°)
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Material: Plano inclinado, blocos paralelepípedos, fio e massas marcadas
(feijões e arroz), balança
Física Carla Brito
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Parte II: determinação da força de atrito estático fazendo variar a área
de contacto, os materiais de contacto e a massa do objecto.
Procedimento:
Coloque o bloco em cima do plano e vá colocando massas marcadas no corpo
suspenso de modo a tornar iminente o movimento do bloco.
Registo de resultados
Variação da área de contacto
mA(g) mB(g) mB médio(g) (N)
Área 1
Área 2 (bloco de lado)
Variação dos materiais em contacto com o bloco
mA(g) mB(g) mB médio(g) (N)
Superfície de metal
Superfície de plástico
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Variação da massa do bloco
mA(g) mB(g) mB médio(g) (N)
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Parte III: determinação do coeficiente de atrito cinético
Aumentando a massa do corpo suspenso, o sistema entra em movimento acelerado.
Registe o tempo que o bloco demora desde que parte do repouso até à sua posição
final.
mA (g) mB (g) t (s) tmédio (s) x (m) a (m/s2)
Com base na expressão que deduziu e que lhe permite determinar o coeficiente de atrito cinético, determine este coeficiente para o caso em estudo.
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Questões pós-laboratoriais
1. De que depende a força de atrito estática máxima? Varia de acordo com as
previsões teóricas?
2. Qual é o valor médio do coeficiente de atrito estático medido no plano
inclinado?
3. Construa o gráfico da massa de B em função da massa de A e obtenha o
coeficiente de atrito estático. Compare-o com o valor obtido pelo método
anterior.
4. A aceleração do sistema depende da massa de A? E da área de contacto? E do
tipo de superfície em contacto? Relacione essas variações com a força de atrito
cinético.
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5. Compare o valor do coeficiente de atrito cinético e com o coeficiente de atrito
estático.
6. Será mais fácil empurrar um objecto em movimento ou em repouso?