Area de contacto no atrito

Ideias para experiências de física ou pequenos projectos de física experimental, para realizar em casa ou no laboratório da escola.

Area de contacto no atrito

Mensagempor ramm71 em Quinta Out 04, 2007 8:07 pm

e assim em casa estive a experimentar uma das leis de atrito em que diz que uma força de atrito nao depende da area de contacto.
O minha experimentaçao consistia em inclinar um bloco ate o preciso momento em que ele entra-se em movimento e registar o angulo, fiz isto 10 vezes, e tirei uma media que dava 34.9 graus. De seguida apenas usei a parte lateral do bloco e fiz a experiencia tal e qual como fiz na anterior so que a minha media dava menos 6 graus em comparaçao com o bloco direito, ou seja 28.9 graus.

Como k isso e possivel?????????? A força de atrito nao depende da area de contacto ou afinal depende??????? Ou terei k ter outras questoes em conta???????

Agradecia opinioes :wink:
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Mensagempor manuelmarque em Quinta Out 04, 2007 9:03 pm

Será que o sólido era homogéneo em todas as suas faces? Pode parecer um pouco idiota, mas por vezes há que ir pelo mais óbvio! ;)

Ah, e sê bem-vindo ao fórum! :D
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Mensagempor ramm71 em Quinta Out 04, 2007 9:19 pm

sim de facto o corpo e homogeneo.

ah e obrigado pela boas-vindas..


Mais alguem????
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Mensagempor ramm71 em Sexta Out 05, 2007 7:40 am

anybody????????
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Mensagempor jap em Sexta Out 05, 2007 10:14 am

ramm71 Escreveu:anybody????????

Olá e bem-vindo ao fórum!
Peço-te que faças um post de apresentação na secção de apresentações e que coloques um avatar ou foto no teu profile...

Quanto à tua questão, que é muito interessante, irei responder-te em breve, mas só o poderei fazer hoje à noite... (estou na Argentina, de partida para uma excursão e estarei sem net o dia todo e há a diferença de fuso horário...).

Até breve!
José António Paixão
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Mensagempor jap em Sábado Out 06, 2007 4:12 pm

Sobre as forças de atrito, não me surpreende os resultados da tua experiência. Se fizeste a experiência com cuidado, e afastaste a hipótese de os teus resultados serem devidos a algum problema básico do tipo do levantado pelo Manuel, terás de aceitar os dados da experiência e concluir que, para as superfícies do bloco e do plano inclinado que estudaste na tua experiência, o coeficiente de atrito depende da área de contacto. :shock: Isto não é trágico, porque as leis das forças de atrito são apenas fenomenológicas e não são leis fundamentais da física. Foram enunciadas com base em estudos sistemáticos realizados entre outros por da Vinci e Coulomb, mas que apenas conseguem descrever o comportamento destas forças em situações particulares, que por vezes não são as que se encontram na vida real. :? O atrito é um fenómeno muito complicado e ainda hoje não temos uma verdadeira teoria (fundamental) das forças de atrito - embora estejam a ser dados passos neste domínio...

As leis fenomenológicas do atrito, que vocês certamente conhecem, são as seguintes:

1. A força de atrito é proporcional é força normal entre as superfícies em contacto

2. O coeficiente de atrito é independente da área

3. O coeficiente de atrito estático é superior ao coeficiente de atrito cinético

4. O coeficiente de atrito cinético é independente da velocidade

O problema é que estas leis clássicas, que sobreviveram durante muitos anos, só funcionam em casos especiais e é muito fácil encontrar, na vida real, ou numa experiência de laboratório, exemplos que as contradigam. :shock:

Por exemplo, a lei 1 só é válida dentro de certos limites da força normal, se medirem a força de atrito em função de N verão que a proporcionalidade existe para valores de N baixos mas que tende a saturar num valor constante para N elevado!

Também a lei 2 é muitas vezes violada, como tu descobriste. Na realidade a força de atrito depende da verdadeira área de contacto entre as superfícies (como é intuitivo); devido às múltiplas irregularidades de cada superfície, a área efectiva de contacto é muito menor do que a área aparente. Se pressionarmos um bloco contra um plano, esta área efectiva aumenta - daí a força de atrito ser proporcional à normal! Na realidade, a força de atrito é proporcional, dentro de certos limites, à area efectiva.

Vejamos como isto funciona. Se a área de uma das faces do bloco for de 5 cm2 e a outra de 10 cm2, quando o bloco repousa sobre a superfície maior, a pressão é mais baixa e a área efectiva tem um certo valor ; quando se coloca o bloco em repouso sobre a área menor, a pressão sobre a superfície aumenta e a área efectiva aumenta exactamente na mesma proporção em que a área real diminui...

Ou seja a força de atrito é proporcional à area efectiva (A_{\rm ef})que por sua vez é proporcional ao produto da pressão pela área aparente (A)


A_{\rm ef} = \mu\, p \times A = \mu N /A  \times A = \mu N

Daí a força de atrito ser proporcional a N e independente da área aparente A. Acontece que a proporcionalidade descrita na equação acima só é válida em certas situações, e dentro de limites relativamente estreitos de N!


Também as outras leis do atrito têm um "fraco" domínio de validade. Por exemplo, em muitos materiais, e para superfícies com polimento uniforme e sem rebordos, o coeficiente de atrito estático e cinético são praticamente iguais :shock:

E a partir de um certo valor de polimento, o coeficiente de atrito em vez de diminiui começa a aumentar, e aumenta mesmo muito em certos casos (por exemplo superfíes metálicas em contacto) o que nºao é descrito de todo por esta teoria simples.

Já o Feynman, nas suas famosas lectures on Physics para os caloiros da Univ. de Caltech, chamava a atenção para as leis do atrito serem muito "fracas" e que não se lhes devia dar grande importância...e que há falta de uma teoria fundamental, a experiência tem a última palavra. :D
José António Paixão
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Mensagempor ramm71 em Sábado Out 06, 2007 4:56 pm

muito obrigado pela explicaçao.
Irei proceder, a um futuro proximo, a mais outras experiencias para testar teorias distintas ao atrito. E vou com certeza divulga-las para a gente discutir/opinar :wink:
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