Puxando um objeto com dinamômetro – peso, atrito e deformação da mola
CiênciasForças e movimentoIdades 11–12Laboratório virtual
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Um bloco de madeira sobre uma mesa é puxado por um dinamômetro de mola. Os alunos arrastam o gancho do dinamômetro (ou o controle deslizante) para aumentar a força de tração: a mola se alonga proporcionalmente à força e o ponteiro mostra a leitura; o bloco só começa a deslizar quando a força de tração supera o atrito estático máximo. Mude a massa para ver o peso P = m·g e o atrito aumentarem junto; mude a superfície (gelo, madeira, concreto, borracha) para comparar a aspereza; setas de força mostram as duas forças se equilibrando enquanto o bloco fica parado.
Aula: Forças e seus efeitos; deformação da mola; medida de forças com dinamômetro; peso e massa; atrito
O que mostra
Um dinamômetro funciona porque a deformação da sua mola é proporcional à força aplicada (lei de Hooke), por isso a escala é marcada em newtons. Quando o dinamômetro puxa um bloco que continua parado, o atrito estático cresce até igualar exatamente a tração: as duas forças se equilibram e o bloco permanece em repouso. Só quando a tração ultrapassa o atrito estático máximo, μ·P, o bloco começa a deslizar, e então o atrito cinético é um pouco menor. O peso é P = m·g com g = 9,81 N/kg, de modo que um bloco mais pesado ou uma superfície mais áspera exigem uma força maior para começar a se mover.
Como usar
Escolha a Massa do objeto e uma Superfície de contato e arraste devagar o gancho do dinamômetro para a direita, observando a leitura e a seta do atrito. Anote a maior força com a qual o bloco ainda não se move e compare as quatro superfícies com a mesma massa, e a mesma superfície com massas diferentes. Deixe Mostrar setas de força ligado para que os alunos vejam duas forças iguais e opostas enquanto o bloco está parado, e use Pausar para ler os valores.
Parâmetros que você pode mudar
- Massa do objeto 0,2–5 kg
- Superfície de contato Gelo (muito lisa), Madeira, Concreto, Tapete de borracha (muito áspera)
- Força de tração inicial 0–50 N
- Mostrar setas de força
Perguntas para explorar
- Se você puxa com 3 N e o bloco não se move, qual é o valor da força de atrito sobre ele?
- Como muda a força necessária para o bloco começar a deslizar sobre a madeira quando você dobra a massa?
- Qual superfície exige a menor tração para o bloco começar a deslizar, e o que isso indica sobre seu coeficiente de atrito?
