O atrito e a variação da energia mecânica

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EscolaSecundáriaC/3ºCicloDeMarcoDeCanavesesCiênciasFísico‐Químicas–Ano1

ACTIVIDADEPRÁTICO‐LABORATORIAL–AL2.3OatritoeavariaçãodaenergiamecânicaNomedoAluno____________________________________________________________________

GrupodeTrabalho:____________________________________________________________________AssinaturadaProfessora____________________________ Classificação:_________________________

Questões–Problema:

Pretende‐seprojectar:‐ Uma rampa para fazer deslizar materiais de construção de uma certa altura para ointeriordeumcamião.‐ Um “escorrega” que permita a uma criança deslizar com facilidade,mas que a force apararnapartefinal,antesdesair.Quemateriaispoderãoserutilizadosnasuperfíciedecadarampa?

Introduçãoteórica:Considera um bloco, inicialmente emrepouso.Faz‐se deslizar este bloco ao longo deuma calha com uma determinadainclinaçãoO centro demassa (CM) do bloco estásujeitoàacçãodeforças:•pesodobloco;•reacçãonormaldoplano;•forçadeatrito. O trabalhorealizadopelaresultantedas forçasqueactuamnocentrodemassadoblocopodeseravaliadoatravésdavariaçãodaenergiacinéticadocentrodemassadosistema:

Noentanto,estesistemaestásujeitoàacçãode forçasconservativas(pesodobloco)eforçasnãoconservativas(forçadeatrito).Logo:

Comoo trabalhorealizadopelas forçasconservativasésimétricodavariaçãodaenergiapotencialgravítica:

Entãopode‐seescrever:

Assim, a força não conservativa (força de atrito) é a força responsável pela variação daenergiamecânicadobloco.Istoé,hádissipaçãodeenergiaporefeitodasforçasdeatrito.

O atrito e a variação da energia mecânica

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Asforçasdeatritoresultamdainteracçãoentreassuperfíciesemcontacto.Estas forças estão relacionadas com uma grandeza que se designa por coeficiente deatritocinético.É uma grandeza física característica de dois materiais em contacto e em movimentorelativo.Para omesmo corpo e diferentes superfícies, com amesma inclinação, o coeficiente deatritocinéticoétantomaiorquantomaiorforaintensidadedaforçadeatrito.Podedeterminar‐seaintensidadedaforçadeatritoatravésdaexpressãomatemática:

Paraisso,énecessáriosaber:•ovalordodeslocamentodocentrodemassadoblocoaolongodacalha(Δx);•avariaçãodaenergiacinéticadocentrodemassa(ΔEc(CM));•avariaçãodaenergiapotencialgravíticadocentrodemassa(ΔEpgrav.). Procedimento:

1. Começa por medir o comprimento do bloco e, em seguida, a sua massa com umabalança.2. Adapta a calha ao respectivo suporte. Coloca os sensores de passagemconvenientementedistanciados(cercade50cma60cmumdooutro).3.Ligaossensoresaodigitímetro.4.Colocaobloconaextremidadesuperiordacalha.Abandona‐odemodoqueasuperfícierevestidaaacetatodeslizeaolongodacalha.5.Lênodigitímetrootempoqueoblocodemorouapassaremcadaumdossensores.6.Medeovalordodeslocamentodobloconacalhaentreosdoissensores.7.Medeasalturasdacalhanasposiçõescorrespondentesaosdoissensores.8.Repeteoprocedimentoexperimentalutilizandoomesmoblocoeamesmainclinaçãodacalha,masvariandootipodesuperfíciedecontacto.9.Regista, os valores que obtiveste, tendo em conta os valores das grandezas que nãovariaram.

Registodasobservações:

QuadroI–BlocoABlocoA:Massadobloco=Comprimentodobloco=

Tempo que o bloco interrompe osensorDistânciaentre

osdoissensores

Inclinaçãodoplano

Diferençadealturasentreossensores Face deslizante

emflanelaFace deslizanteemmadeira

O atrito e a variação da energia mecânica

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QuadroII–BlocoBBlocoB:Massadobloco=Comprimentodobloco=

Tempo que o bloco interrompe osensorDistânciaentre

osdoissensores

Inclinaçãodoplano

Diferençadealturasentreossensores Face deslizante

emflanelaFace deslizanteemmadeira

Tratamentodedados:Com os valores registados nos quadros calcula para duas superfícies de contactodiferentes:•avariaçãodaenergiacinéticadoblocoentreasposiçõesdosdoissensores;• a variação da energia potencial gravítica do bloco, entre as posições dos doissensores;•acorrespondentevariaçãodaenergiamecânicadobloco;•a intensidadeda forçadeatrito, relacionandoavariaçãodaenergiamecânicacomotrabalhorealizadoporessaforça:

•Comparaosvaloresdaforçadeatritoparaasduassuperfíciesescolhidas.•Repeteaexploraçãoparaoutroblocodemassasdiferentesecomparaosresultados.Questõespós­laboratoriais:1.Indiquequemateriaissedevemutilizarnassuperfícies:1.1dasrampasparafazerdeslizarmateriaisdeconstrução;1.2dosescorregasdascriançasdemodoaquedeslizemcomfacilidade,mas,napartefinal,consigampararfacilmente.2.Identificatrêssituaçõesdodia‐a‐diaemqueoatritoseja:2.1útil2.2prejudicial