Atrito cinético no plano inclinado
Deixe o corpo deslizar por um plano inclinado rugoso a um ângulo conhecido; meça a aceleração a ao longo do plano e obtenha μ_k = tan θ − a/(g cos θ), calculando a média de vários ensaios.
Objetivo
Determinar o coeficiente de atrito cinético μ_k a partir da segunda lei de Newton ao longo do plano: a = g(sin θ − μ_k cos θ), isto é, μ_k = tan θ − a/(g cos θ).
Materiais
- Bloco sobre um plano rugoso
- Indicador de ângulo (controle deslizante)
- Modelo de acelerômetro
Experimento
Teoria
No deslizamento, a força de atrito cinético é f_k = μ_k N, com N = mg cos θ. A projeção do peso ao longo do plano é mg sin θ, de modo que ma = mg sin θ − μ_k mg cos θ e a = g(sin θ − μ_k cos θ). Conhecendo θ e medindo a, obtém-se μ_k = tan θ − a/(g cos θ).
Procedimento
- Leia a teoria: no modelo, μ_k está fixo (escondido); o ângulo θ é escolhido por você.
- Escolha um θ grande o bastante para o bloco acelerar na descida (por exemplo, 25–40°).
- Clique em «Medir aceleração (ensaio e registro)»: o bloco percorre um trecho curto; o «sensor» fornece um valor de a ao longo do plano, com ruído.
- Cada ensaio acrescenta uma linha (θ, a, μ_k), em que μ_k se calcula com as suas leituras. Repita no mínimo 5 vezes; entre ensaios você pode mudar θ.
- O resultado é a média da coluna μ_k.
- Compare com o valor de referência e comente as fontes de erro na conclusão.
Conclusão
A média de μ_k é compatível com o valor de referência dentro da tolerância. Erros principais: ruído do acelerômetro, leitura do ângulo, supor a constante e desprezar a resistência do ar.