Question

Na matéria de Física Plano Inclinado, qual a relação entre a Força de Atrito (Fat), o coeficiente de atrito e o ângulo de inclinação?
Fizemos um trabalho no laboratório no plano inclinado, com 3 blocos de massas diferentes, era para colocar o bloco sobre o plano e ir inclinando até ficar na iminência de deslizar, e anotar o ângulo. Após calcular, força normal , força de atrito e coeficiente de atrito.
Bloco 1 massa 0,068kg, ângulo 29º, Fat 0,32N, Força Normal 0,58N, coeficiente de atrito 0,55
Bloco 2 massa 0,102kg, ângulo 26º, Fat 0,44N, Força Normal 0,90N, coeficiente de atrito 0,49
Bloco 3 massa 0,186kg, angulo 22º, Fat 0,68N, Força normal 1,70N, coeficiente de atrito 0,40

Depois era para colocar o bloco 1 sobre o plano, num ângulo maior que o ângulo anotado, no caso colocamos 30º, o bloco deslizou, e calculamos a aceleração e velocidade.
Fat 0,33N, aceleração 4,85m/s², velocidade 2,06m/s.

Qual a relação entre os dados? Qual a conclusão que podemos chegar?

Answer 1

Boa tarde!
Num caso de plano inclinado onde é possível variar o ângulo entre o plano de escorregamento e o plano horizontal (que é o seu caso), podemos tirar informações teóricas importantes.A primeira, é que podemos determinar a força de atrito estático máxima, que no caso é 0,33. A partir desse valor, onde até então a velocidade é nula, o bloco passa a deslizar, e passa a força de atrito cinético no movimento.Além do mais, todos os casos de plano inclinado temos um ângulo chamado crítico: no seu caso, é o ângulo de 30° (para esse caso em específico; não necessariamente seja 30° o ângulo para o bloco 2 ou 3, por exemplo). A partir desse ângulo, temos o início do movimento do bloco pelo plano inclinado.Seria possível você calcular a partir dos resultados obtidos para o bloco A o atrito cinético, que DEVE ser menor ou igual ao atrito estático (geralmente sempre é menor). O atrito cinético é o que retém o bloco de possuir uma aceleração muito alta.Uma analogia comum nesses exercícios é o de quando empurramos um carro ou uma caixa pesada: tirar ele do estado de repouso (vencer a inércia) é mais difícil que mantê-lo em movimento, justamente porque a força de atrito estático (inercial) é maior que a de atrito cinético (em movimento). É uma conclusão teórica importante, e você tem possibilidade de apresentá-la com dados práticos.Outro ponto: força normal. Sabendo que a força normal é sempre perpendicular à superfície, caso não tivéssemos a situação de plano inclinado, então a força normal do bloco A seria seu próprio peso: 0,068x9,81 = 0,667. Incrementando o ângulo do plano de escorregamento em relação ao plano horizontal, temos que a normal passa a valer 0,583. Elevando esse ângulo a 30°, já temos que a normal vale 0,577. Bem, temos a conclusão que é necessário menos força para realizar um trabalho de elevar ou baixar algum objeto a certa altura se utilizarmos uma rampa, por exemplo, já que faz com que seja mais fácil empurrar o objeto devido a força de atrito ser menor. Enfim, essas são umas das observações possíveis. Espero ter ajudado em algo.
Abraço!