Objetivo
O
experimento visa mostrar que há relação entre a força de atrito que age em um
objeto e o peso desse objeto.
Contexto
Pelo
princípio da inércia, um objeto em movimento tende a permanecer em movimento a
menos que uma força o pare. Imagine um carro se movendo em linha reta com
velocidade constante ao longo de uma pista plana. Em determinado instante o
motorista deixa de pisar no acelerador do carro e, através do câmbio,
"corta" a conexão do motor com as rodas ("ponto morto"). O
carro segue livre da força do motor que o impulsionava. Então, pelo princípio
da inércia, ele nunca pararia. Mas pára; sem que bata, seja freado ou alguém o
empurre. A força que o faz parar vem do atrito do carro com o ar e com o chão.
Visto pelo microscópio, as superfícies do pneu e do asfalto são rugosas como a
figura abaixo mostra.
Figura
1
Entre
as superfícies, pequenas "soldas" acontecem nos pontos de contato.
Cada "solda" faz surgir uma pequena força contrária ao movimento do
objeto (ou quando ele tenta sair do repouso). Aquelas forças microscópicas
somadas criam uma força relevante. Esse tipo de força é comum pois as coisas
estão sempre em contato umas com as outras. Chamamos essas forças que se opõem
ao movimento de forças de atrito, pois sempre fazem com que o objeto tenda a
parar. É possível sentir esta força enquanto tentamos pôr um objeto em
movimento. Como surge do contato entre as superfícies, essa força vai depender
apenas da natureza delas e do peso do objeto (já que quanto maior a força que
junta os dois objetos, mais "soldas" acontecerão). É por isso que é mais
fácil empurrar um guarda roupa ou uma cômoda sobre um piso encerado do que num
cimentado: o piso encerado produz "soldas" mais fracas que o
cimentado.
Idéia do experimento
Com
uma caixa de sapatos, fita adesiva, régua e elástico é fácil fazer um
"medidor de força de atrito". A idéia do experimento é descobrir se a
força de atrito entre a caixa e a mesa aumenta quando aumenta o peso que a
caixa aplica sobre a mesa. Para construir o "medidor" usa-se a caixa
de sapatos presa a um elástico, sobre uma superfície plana horizontal (uma mesa
serve). Na iminência do movimento (a caixa está quase se movendo) a força que é
aplicada é igual a força de atrito (porque a caixa ainda está parada). Nestas
condições pode-se medir a intensidade da força de atrito pela dilatação do
elástico. Então, se dentro da caixa estiverem dois livros iguais, o elástico
alongará o dobro do que alongaria se ali estivesse apenas um, caso a força de
atrito seja proporcional ao peso dentro da caixa. E é exatamente o que
acontece: a dilatação do elástico dobra quando dobra o peso da caixa.
Tabela do material
|
Item
|
Observações
|
|
Uma caixa de sapatos
|
|
|
Um elástico
|
7cm (sete centímetros) são suficientes. Os
elásticos acahatados são melhores que os roliços para esse experimento. Eles
podem ser encontrados em lojas de armarinho.
|
|
Uma régua
|
|
|
Fita adesiva
|
|
|
Dois livros
|
Os livros devem ser aproximadamente iguais.
|
Montagem
- Ponha
a caixa de sapatos sobre uma mesa limpa.
- Prenda
o elástico à caixa com ajuda da fita adesiva.
- Ponha
um livro dentro da caixa e puxe o elástico até que ele fique esticado (mas
não distendido). Faça uma marquinha no elástico com a caneta. Ela será seu
indicador.
- Faça
uma reta na mesa ao longo da direção do elástico e marque, na mesa, o
local apontado pelo indicador.
- Deslize
a régua sobre a reta (para que ela não atrapalhe o movimento da caixa) até
que ela marque zero centímetros na marca que você fez.
- Puxe
o elástico até o ponto em que a caixa está quase se movendo. Neste momento
meça a dilatação do elástico.
- Ponha
o outro livro dentro da caixa e repita a experiência.
- Compare
os valores.
Comentários
- A
superfície da mesa deve ser uniforme.
- Os
livros podem ser substituídos por outros objetos.
- Baseado
nas equações da força de atrito e da lei de Hooke para molas, este
experimento se torna uma balança rústica.
Esquema de montagem
Figura
2
Nenhum comentário:
Postar um comentário