Atrito[ARRASTÃO]

ARRASTÃO

Objetivo

O experimento visa mostrar que não há relação entre a força de atrito que age em um objeto e sua área de contato com a superfície em que desliza.
Contexto
Pelo princípio da inércia, um objeto em movimento tende a permanecer em movimento a menos que uma força o pare. Imagine um carro se movendo em linha reta com velocidade constante ao longo de uma pista plana. Em determinado instante o motorista deixa de pisar no acelerador do carro e, através do câmbio, "corta" a conexão do motor com as rodas ("ponto morto"). O carro segue livre da força do motor que o impulsionava. Então, pelo princípio da inércia, ele nunca pararia. Mas pára; sem que bata, seja freado ou alguém o empurre. A força que o faz parar vem do atrito do carro com o ar e com o chão. Visto pelo microscópio, as superfícies do pneu e do asfalto são rugosas como a figura abaixo mostra.

Figura 1

Entre as superfícies, pequenas "soldas" acontecem nos pontos de contato. Cada "solda" faz surgir uma pequena força contrária ao movimento do objeto (ou quando ele tenta sair do repouso). Aquelas forças microscópicas somadas criam uma força relevante. Esse tipo de força é comum pois as coisas estão sempre em contato umas com as outras. Chamamos essas forças que se opõem ao movimento de forças de atrito, pois sempre fazem com que o objeto tenda a parar. É possível sentir esta força enquanto tentamos pôr um objeto em movimento. Como surge do contato entre as superfícies, essa força vai depender apenas da natureza delas e do peso do objeto (já que quanto maior a força que junta os dois objetos, mais "soldas" acontecerão). É por isso que é mais fácil empurrar um guarda roupa ou uma cômoda sobre um piso encerado do que num cimentado: o piso encerado produz "soldas" mais fracas que o cimentado.

Idéia do experimento

A maior parte das opiniões a respeito da relação entre a força de atrito e a área de atrito entre um objeto qualquer e uma superfície é que quanto maior a área de contato, maior a força de atrito. A idéia do experimento consiste em algumas caixas de CD puxadas por um elástico fino de duas formas: na primeira estão dispostas espalhadas como um tapete, na segunda elas estão empilhadas - com uma área de contato com a superfície muito menor que a primeira. Se na iminência do movimento das caixas, a distensão do elástico for igual nas duas situações, conclui-se que a força de atrito não depende da área de contato entre as superfícies. Estamos supondo que a distensão do elástico mede a força aplicada para vencer a força de atrito.
Em nossa experiência a força de atrito aumentou quando a área de contato diminuíu (mas não na mesma proporção), fato que vai contra a idéia que a maioria das pessoas têm a respeito. Percebe-se neste caso, que ao empilhar as caixas e ocasionar um aumento de pressão de contato, aumentamos o número de soldas microscópicas, apesar da área ter diminuído.

Tabela do material

Item	Observações
Três caixas de CD ("compact disk")	Outros objetos que possam ser trabalhados de modo semelhante devem servir.
Um elástico fino	Tentamos vários tipos de elásticos achatados, mas somente elásticos roliços são sensíveis o suficiente com as caixas de CD, encontrados em lojas de armarinho.
Uma régua	...
Fita adesiva	...
Caneta hidrocor	Ou qualquer uma que seja capaz de marcar o elástico.
Lápis	...

Montagem

> Ponha três caixas de CD sobre uma mesa.
> Prenda o elástico na primeira caixa.
> Complete uma estrutura, como na Figura 2, prendendo as caixas de CD uma atrás da outra.
> Puxe o elástico até que ele fique esticado, porém não distendido; faça uma marquinha nele com a caneta. Esta marca será seu indicador.
> Ainda na mesma posição, risque uma reta na mesa na direção do elástico com o lápis e marque, na reta, qual a posição do indicador no elástico.
> Deslize a régua sobre a reta (para que ela não atrapalhe o movimento das caixas) até que ela marque zero centímetros na marca que você fez na mesa.
> Puxe o elástico até que o conjunto esteja quase se movendo. Registre o quanto o elástico esticou. Repita mais algumas vezes e faça uma média dos valores registrados.
> Descole a última caixa, dobre a segunda sobre a primeira, e ponha-a sobre as outras duas como na Figura 3.
> Repita o procedimento de medida anterior e compare os valores das duas medidas.

Comentários

> Cuidado para não colocar a fita adesiva, que prende o elástico, em contato com a mesa; isto pode acarretar erros sensíveis.
> Caso a mesa seja muito lisa, ponha um papel contínuo sob o conjunto das caixas para aumetar a força de atrito. Caso não tenha papel contínuo, disponha as folhas de papel que tiver (a ponta de uma sobre o final da outra) de modo que não interfiram no movimento das caixas.

Esquema de montagem

Figura 2

Figura 3

Conservação da Quantidade de Movimento[CANHÃO DE BORRACHINHA]

CANHÃO DE BORRACHINHA

Objetivo

Mostrar que num sistema onde inicialmente não existe movimento nenhum e então 2 partes diferentes do sistema começam a se movimentar, existe uma compensação: os movimentos ocorrem na mesma direção, porém em sentidos opostos.

Contexto

O Princípio da Conservação da Quantidade de Movimento Linear diz que "todo sistema sempre conserva constante a sua quantidade de movimento linear", esta podendo ser inicialmente nula ou não.
Neste experimento, o sistema considerado é todo o conjunto da base que sustenta o "canhão" mais os lápis de rolagem, para o qual a quantidade de movimento linear inicial é nula.

Idéia do Experimento

O experimento consiste em construir um sistema muito similar a um canhão real. Uma borrachinha de dinheiro é disposta sobre a base de madeira como se fosse uma atiradeira que está prestes a impulsionar o projétil (veja a figura abaixo). A linha de costura e o palito de fósforo servem para disparar o "tiro" com a menor interferência possível.
Depois de armado o sistema, dispara-se o "tiro" simplesmente queimando a linha que mantém a borrachinha esticada. O que se observa é que enquanto o projétil é lançado num sentido, o resto do sistema se move noutro sentido, ou seja, recua.
A idéia é a de explorar a compensação de quantidades de movimentos bastante visível que ocorre neste experimento. O projétil, mais leve, se desloca com velocidade maior; o resto do sistema, mais pesado, se desloca noutro sentido com velocidade menor.

Tabela do Material

Ítem	Observações
Uma tábua leve de 15x10 cm	Pode ser, por exemplo, obtida de uma caixa de uva, da parte da madeira mais fina que a compõe.
Três parafusos ou pregos pequenos	...
Um elático de dinheiro	...
Linha de costura	...
Fósforos	...
Projétil	Pode ser qualquer coisa passível de ser atirada pela borracha: um apontador de lápis, uma borracha de apagar lápis, dessas que têm uma capa plástica de proteção (só a borracha ofereceria muito atrito), etc....
Lápis	A quantidade deve ser tal que permita a base de madeira se deslocar por toda a distância que esta conseguir se mover após o tiro. Algo como uma dúzia ou mais deve resolver.

Montagem

> Prepare a madeira, de forma que ela fique a mais lisa possível, retirando todas as farpas e possíveis defeitos.
> Numa das bordas de menor largura fixe dois parafusos nos cantos da placa, e no centro da borda oposta, o outro parafuso.
> Passe cada uma das pontas da borrachinha pelos parafusos da extremidade que contém dois parafusos.
> Amarre no centro do elástico um pedaço de linha.
> Puxando a borrachinha pela linha, estique-a na direção do parafuso que está no centro da outra extremidade, e enrole a linha nele, para que fique preso e esticado. Não encoste a borrachinha no parafuso deixe uma folga de mais ou menos um centímetro.
> Coloque algo que sirva de projétil dentro do vértice em V formado pela borrachinha esticada.
> Coloque os lápis sobre a mesa, um paralelo ao outro formando uma espécie de caminho por onde o canhão deverá se deslocar após o tiro.
> Coloque o conjunto já montado sobre a esteira de lápis, e com o fósforo queime a linha, sem que o palito ou você encoste no experimento.

Comentários

> O peso do canhão é importante para se observar um bom recuo. Portanto, escolha bem a madeira que vai servir de base para o canhão.


Esquema Geral de Montagem: