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    Como encontrar a força do atrito sem conhecer o coeficiente de atrito

    A maioria das pessoas entende o atrito de maneira intuitiva. Quando você tenta empurrar um objeto ao longo de uma superfície, o contato entre o objeto e a superfície resiste ao seu empurrão até uma certa força de empurrão. O cálculo matemático da força de atrito geralmente envolve o "coeficiente de atrito", que descreve o quanto os dois materiais específicos se "unem" para resistir ao movimento, e algo chamado "força normal" que se relaciona com a massa do objeto. Mas se você não conhece o coeficiente de atrito, como trabalha a força? Você pode conseguir isso pesquisando on-line um resultado padrão ou realizando um pequeno experimento.
    Encontrando a força da fricção experimentalmente

    1. Configure uma superfície inclinada usando materiais semelhantes

      Use o objeto em questão e uma pequena seção da superfície. Você pode se mover livremente para montar uma rampa inclinada. Se você não pode usar a superfície inteira ou o objeto inteiro, basta usar um pedaço de algo feito do mesmo material. Por exemplo, se você tiver um piso de ladrilho como superfície, poderá usar um único ladrilho para criar a rampa. Se você tiver um armário de madeira como objeto, use um objeto menor e diferente feito de madeira (idealmente com um acabamento semelhante na madeira). Quanto mais perto você estiver da situação real, mais preciso será o seu cálculo.

      Garanta que você pode ajustar a inclinação da rampa, empilhando uma série de livros ou algo semelhante, para que você possa pequenos ajustes na sua altura máxima.

      Quanto mais inclinada a superfície, mais a força devido à gravidade trabalhará para puxá-la para baixo da rampa. A força de atrito trabalha contra isso, mas em algum momento, a força devido à gravidade a supera. Isso indica a força máxima de atrito para esses materiais, e os físicos descrevem isso através do coeficiente de atrito estático ( µ
      estático). O experimento permite que você encontre o valor para isso.

    2. Realize o experimento

      Coloque o objeto no topo da superfície em um ângulo raso que não o faça deslizar para baixo. rampa. Aumente gradualmente a inclinação da rampa adicionando livros ou outros objetos finos à sua pilha e encontre a inclinação mais íngreme em que você pode segurá-la sem que o objeto se mova. Você lutará para obter uma resposta completamente precisa, mas sua melhor estimativa estará próxima o suficiente do valor real para o cálculo. Meça a altura da rampa e o comprimento da base da rampa quando ela estiver nessa inclinação. Você está basicamente tratando a rampa como formando um triângulo retângulo com o piso e medindo o comprimento e a altura do triângulo.

    3. Encontre o coeficiente de atrito

      A matemática para a situação funciona perfeitamente e acontece que a tangente do ângulo da inclinação indica o valor do coeficiente. Então:

      μ

      static \u003d tan ( θ
      )

      Ou porque tan \u003d oposto /adjacente \u003d comprimento da base /altura, calculado:

      μ

      static \u003d tan (comprimento da base /altura da rampa)

      Complete este cálculo para encontrar o valor do coeficiente para sua situação específica.


      Dicas

    4. Esse é o coeficiente certo?

      Se você está tentando calcular a força de atrito a partir do material estacionário, este experimento mostra o valor certo. No entanto, o atrito geralmente não é tão forte se algo já está se movendo, mas resolver isso experimentalmente com equipamento limitado seria um desafio. Se você precisar desse coeficiente de atrito “deslizante”, use o método alternativo abaixo, mas encontre o coeficiente de atrito deslizante em vez do atrito estático.


    5. Calculando a força de atrito

      F

      \u003d μ
      estático N

      Onde o " N
      ”significa força normal. Para uma superfície plana, o valor disso é igual ao peso do objeto, para que você possa usar:

      F

      \u003d μ
      estático mg

      Aqui, m
      é a massa do objeto e g
      é a aceleração devido à gravidade (9,8 m /s 2).

      Por exemplo, a madeira em uma superfície de pedra tem um coeficiente de atrito de μ
      static \u003d 0,3, portanto, use esse valor para 10 kg (kg ) armário de madeira sobre uma superfície de pedra:

      F

      \u003d μ
      estático mg



      \u003d 0,3 × 10 kg × 9,8 m /s 2

      \u003d 29,4 newtons

      Encontrar a força de atrito sem um Experiência

      1. Localize o coeficiente de atrito para sua situação

        Procure on-line para encontrar o coeficiente de atrito entre suas duas substâncias. Por exemplo, um pneu de carro no asfalto tem um coeficiente de µ
        estático \u003d 0,72, gelo na madeira tem µ e estático \u003d 0,05 e madeira em tijolo tem μ
        static \u003d 0,6. Encontre o valor para sua situação (incluindo o uso do coeficiente de deslizamento, se você não estiver calculando o atrito do estacionário) e anote-o.

      2. Multiplique a força normal pelo coeficiente

        A equação a seguir mostra a força da força de atrito (com o coeficiente de atrito estático):

        F

        \u003d μ
        static N

        Se sua superfície for plana e paralela ao solo, você poderá usar:

        F
        \u003d μ
        estático mg

        Se não estiver, a força normal é mais fraca. Nesse caso, encontre o ângulo da inclinação θ
        e calcule:

        F

        \u003d cos ( θ
        ) μ
        estático mg

        Por exemplo, usando um bloco de 1 kg de gelo na madeira, inclinado a 30 °, e lembrando que g
        \u003d 9,8 m /s 2, isso fornece:

        F

        \u003d cos ( θ
        ) μ
        estático mg

        \u003d cos (30 °) × 0,05 × 1 kg × 9,8 m /s 2


        \u003d 0,424 newtons

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