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Testando
os amaciantes Prof. Luiz Ferraz
Netto Introdução O fato de se tornarem menos ásperos, ou mais lisos, está relacionado com o atrito despertado quando se passa algo sobre eles, a mão ou um bloco, por exemplo. Mais especificamente, diminuirão eles o coeficiente de atrito no escorregamento de uma superfície sobre outra? Essa é a proposta de nosso experimento: mostrar "cientificamente" se tais ou quais amaciantes realmente funcionam. O alvo experimental será o coeficiente de atrito. Material Nota: Um dos pedaços de pano não terá tratamento algum; os outros dois pedaços devem ser tratados conforme determina as especificações dos fabricantes A e B. Montagem
A mesa poderá ser deslocada para a frente ou para trás, alterando a inclinação da tábua, mas o metro de balcão deverá permanecer sempre na mesma posição, a 1 metro da extremidade inferior da tábua. Para cada inclinação da tábua, o metro de balcão indicará uma nova leitura para a altura H. Prenda os pedaços de tecido às faces opostas do cubo de madeira. Para fixar as bordas do tecido nas faces laterais do cubo pode-se usar da fita adesiva dupla face ou alguns percevejos latonados. Observe como colocar os tecidos nas faces opostas do bloco de madeira:
Numa das faces fixar o tecido que não foi tratado com nenhum amaciante e na face oposta o tecido tratado com o amaciante A. Depois do primeiro ensaio, o tecido sem nenhum tratamento especial será substituído pelo tecido tratado com o amaciante B. Procedimento b) Vá aumentando progressivamente o ângulo de inclinação da tábua e dando pancadinhas de leve sobre ela; haverá um ângulo para o qual o bloco começará a deslizar lentamente plano abaixo. Anote a altura H1 nessa situação. Essa altura H1 que identifica a inclinação segundo a qual o bloco (+ tecido) desliza lentamente plano abaixo servirá de referência para os dois próximos ensaios. c) Vire o bloco de modo que a face revestida com o tecido tratado com o amaciante A fique voltada para baixo para e apóie-lo no topo da tábua. Novamente vá aumentando progressivamente a inclinação da tábua (não mexa na posição do metro de balcão) e dando leves pancadas sobre ela; haverá um ângulo de inclinação para a qual o bloco começara a deslizar lentamente plano abaixo. Anote a altura H2, indicada pelo metro de balcão, nessa situação. d) Substitua o tecido sem tratamento por aquele tratado com o amaciante B e apóie o bloco no topo da tábua, com esse tecido tratado em contato com a superfície da tábua. Novamente vá aumentando progressivamente a inclinação da tábua (não mexa na posição do metro de balcão) e dando leves pancadas sobre ela; haverá um ângulo de inclinação para a qual o bloco começara a deslizar lentamente plano abaixo. Anote a altura H3, indicada pelo metro de balcão, nessa situação. e) Esses ensaios (c) e (d) devem ser repetidos pelo menos 5 vezes e os valores H2 e H3 devem ser os valores médios dessas medidas. f) Resumo dos ensaios:
g) Os amaciantes, segundo a publicidade, fazem com que as fibras dos tecidos se soltem. Sendo assim, por diminuírem sensivelmente as reentrâncias e saliências, os tecidos tratados com amaciantes devem deslizar "mais suavemente" quando em contato com outros corpos (a mão, por exemplo). Um tecido amaciado deve apresentar um atrito menor com a superfície em contato. Em nosso experimento, tudo isso reduz-se a dizer que: quanto mais liso, menor deverá ser a inclinação da tábua para que o bloco comece a escorregar. Quanto mais liso, menor deverá ser o valor de H. Tendo-se isso em mente os resultados possíveis serão: 1) Se H1 for igual ou menor que as leituras H2 e H3, sugerimos que você refaça os ensaios e, se os resultados se confirmarem, você sabe o que pensar e fazer com esses amaciantes. 2) Se H2 for menor que H1, o amaciante A realmente funcionou; 3) Se H3 for menor que H1, o amaciante B realmente funcionou; 4) Se H2 for menor que H3, o amaciante A é melhor que o amaciante B; 5) Se H3 for menor que H2, o amaciante B é melhor que o amaciante A. Justificação Fat = m .N Onde m , uma constante de proporcionalidade adimensional, denominada coeficiente de atrito, caracteriza as superfícies em contato (natureza, estado de polimento etc.). Um experimento simples para se determinar o coeficiente de atrito entre duas dadas superfícies (a de uma tábua e o material da base de um bloco, por exemplo) é a do plano inclinado. Coloca-se o bloco sobre um plano inclinado e lentamente (e dando ligeiras pancadinhas sobre ele) aumenta-se o ângulo de inclinação a do plano. Na iminência de escorregamento, a componente do peso do bloco na direção do plano [P.sena ] deve ser igual à força de atrito (Fat). (1) Fat = P.sena A força responsável pela compressão do bloco sobre a superfície do plano inclinado (N), nessa situação, tem mesma intensidade que a componente normal do peso do bloco [P.cosa ]. (2) N = P.cosa Sendo Fat = m .N , obtemos, por substituição: P.sena = m . P.cosa ou, m = sena /cosa = tga . O desenvolvimento mostra que, na iminência de movimento do bloco sobre o plano inclinado, o coeficiente de atrito é igual à tangente trigonométrica do ângulo a . Atrito
--- conceitos gerais --- resumo 2) Força limite de atrito F' é o máximo valor (intensidade) da força de atrito estático, que ocorre quando o movimento é iminente. 3) Força de atrito cinético (ou dinâmico) é a força tangencial despertada entre dois corpos, após iniciado o movimento. Sua intensidade é menor do que a da força de atrito estático. 4) Ângulo de atrito é o ângulo compreendido entre a linha de ação da reação total de um corpo sobre o outro e a normal à tangente comum, quando o movimento é iminente. 5) Coeficiente de atrito estático (m est.) é a relação entre o valor da força limite de atrito F' e o valor da reação normal N. Escreve-se: m est.= F'/N 6) Coeficiente de atrito cinético (m cin.) é a relação entre a intensidade da força de atrito cinético e a da reação normal. 7) Ângulo de repouso a é o máximo ângulo que um plano inclinado pode fazer com o plano horizontal sem que um corpo nele apoiado se mova sob a ação do seu peso e da reação do plano. Esta situação de movimento iminente é a ilustrada:
A resultante R de F' e N está representada com a mesma intensidade e a mesma linha de ação do peso P, atuando, entretanto, em sentido oposto, Embora o movimento seja iminente, o corpo ainda está em equilíbrio. As igualdades que se seguem estão fundamentadas em relações trigonométricas da figura: mest. = F'/N = tga Leis do atrito --- de Coulomb e Morin a) 0 coeficiente de atrito não depende do valor da reação normal nem do peso do corpo. b) 0 coeficiente de atrito independe da área da superfície de contato. c) 0 coeficiente de atrito cinético é menor do que o de atrito estático. d) Para pequenas velocidades, a força de atrito independe da velocidade. Constata-se um decréscimo nessa força, para maiores velocidades. e) A força de atrito estático jamais atinge intensidade maior do que a necessária para manter o corpo em equilíbrio.
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