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Guias e Dicas
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Experimento Mesa de Forças, Trabalhos de Física Experimental

Relatório de Física sobre força resultante do sistema de equilíbrio estático.

Tipologia: Trabalhos

2011
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Compartilhado em 26/04/2011

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Mesa de Forças
Jessica dos Santos Pereira
Josney Jesus da Silva
Karisson
Leandro Ribeiro Juski
Luis Sultowski
Vanessa Aparecida Fonseca
Wesley
Curso de Engenharia de Produção da Faculdade Educacional de Araucária
Primeiro Período – Turma C
Resumo. Este relatório visa explicar e demonstrar a força resultante de sistema de equilíbrio
estático, variando-se o ângulo das forças atuantes no sistema, comparar os resultados obtidos através
do dinamômetro e cálculos algébricos, e comprovar conceitos de forças e inércia.
Palavras chave: Leis de Newton, Mesa de forças, Estático, equilíbrio, inércia.
1- Introdução
Forças como são definidas no livro de Sears e
Young e também no livro de Halliday como grandezas
vetoriais em Física. Portanto, uma força tem módulo,
direção e sentido.
A força pode causar a aceleração de um corpo,
definindo-se a unidade de força em termos da
aceleração que a força imprime a um corpo de
referencia , tomado como sendo um quilograma-
padrão.
O efeito sobre o movimento de um corpo
produzido por um número qualquer de forças é o
mesmo produzido por uma única força equivalente à
soma vetorial de todas as forças. Esse resultado
importante denomina-se principio da superposição de
forças.
Neste experimento de mesa de forças pretende-se
verificar o sistema de equilíbrio de forças colineares
ou não-colineares e verificar a resultante em
diferentes angulas.
Segundo as leis de Newton, para que uma
partícula esteja em equilíbrio estático é necessário que
a resultante das forças que sobre ela atuam seja nula.
Este conceito é provem da primeira lei de Newton:
Considerando um corpo no qual não atue
nenhuma força resultante, este corpo manterá seu
estado de movimento: se estiver em repouso,
permanecerá em repouso; se estiver em movimento
com velocidade constante, continuará neste estado de
movimento.
Assim, pode-se de fato aplicar várias forças a um
corpo, mas se a resultante vetorial destas for nula, o
corpo agirá como se nenhuma força estivesse sendo
aplicada a ele.
2- Procedimentos.
Para o experimento realizado em laboratório, tinha
como objetivo analisar e verificar a equilibrante de
um sistema de forças, observando o resultado obtido
através de um dinamômetro e cálculos algébricos e
comprovando os efeitos da mudança do ângulo na
força resultante.
Para esse experimento foi utilizado um
dinamômetro , mesa de forças, roldanas, fio para
sustentação de forças, e massas aferidas para
distribuição de forças e uma balança analítica para
verificação dessas massas.
Fig. 1: esquema de montagem da mesa de forças.
2.1- Resultados e Discussão
As massas foram medidas e seus pesos calculados
através na formula;
P= m.g (1),
Onde P= força peso, m=massa e g= aceleração da
gravidade local que foi considerada 9,76 m/s².
Com isso foi obtido os seguintes resultados:
Massa Força
Fa 0,051 g 0,49 N
Fb 0,051 g 0,49 N
Fc 0,051 g 0,49 N
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Mesa de Forças

Jessica dos Santos Pereira

Josney Jesus da Silva

Karisson

Leandro Ribeiro Juski

Luis Sultowski

Vanessa Aparecida Fonseca

Wesley

Curso de Engenharia de Produção da Faculdade Educacional de Araucária Primeiro Período – Turma C

Resumo. Este relatório visa explicar e demonstrar a força resultante de sistema de equilíbrio estático, variando-se o ângulo das forças atuantes no sistema, comparar os resultados obtidos através do dinamômetro e cálculos algébricos, e comprovar conceitos de forças e inércia.

Palavras chave: Leis de Newton, Mesa de forças, Estático, equilíbrio, inércia.

1- Introdução

Forças como são definidas no livro de Sears e Young e também no livro de Halliday como grandezas vetoriais em Física. Portanto, uma força tem módulo, direção e sentido. A força pode causar a aceleração de um corpo, definindo-se a unidade de força em termos da aceleração que a força imprime a um corpo de referencia , tomado como sendo um quilograma- padrão. O efeito sobre o movimento de um corpo produzido por um número qualquer de forças é o mesmo produzido por uma única força equivalente à soma vetorial de todas as forças. Esse resultado importante denomina-se principio da superposição de forças. Neste experimento de mesa de forças pretende-se verificar o sistema de equilíbrio de forças colineares ou não-colineares e verificar a resultante em diferentes angulas. Segundo as leis de Newton, para que uma partícula esteja em equilíbrio estático é necessário que a resultante das forças que sobre ela atuam seja nula. Este conceito é provem da primeira lei de Newton: Considerando um corpo no qual não atue nenhuma força resultante, este corpo manterá seu estado de movimento: se estiver em repouso, permanecerá em repouso; se estiver em movimento com velocidade constante, continuará neste estado de movimento. Assim, pode-se de fato aplicar várias forças a um corpo, mas se a resultante vetorial destas for nula, o

corpo agirá como se nenhuma força estivesse sendo aplicada a ele.

2- Procedimentos.

Para o experimento realizado em laboratório, tinha como objetivo analisar e verificar a equilibrante de um sistema de forças, observando o resultado obtido através de um dinamômetro e cálculos algébricos e comprovando os efeitos da mudança do ângulo na força resultante. Para esse experimento foi utilizado um dinamômetro , mesa de forças, roldanas, fio para sustentação de forças, e massas aferidas para distribuição de forças e uma balança analítica para verificação dessas massas.

Fig. 1: esquema de montagem da mesa de forças.

2.1- Resultados e Discussão

As massas foram medidas e seus pesos calculados através na formula; P= m.g (1),

Onde P= força peso, m=massa e g= aceleração da gravidade local que foi considerada 9,76 m/s². Com isso foi obtido os seguintes resultados:

Massa Força Fa 0,051 g 0,49 N Fb 0,051 g 0,49 N Fc 0,051 g 0,49 N

Tabela1:Massa e forças.

Primeiramente o sistema foi montado com as forças equilibradas perpendicularmente, como no das cordas centralizada ma mesa e os eixos cruzando no 0ª e 90º.

Fig. 2: Diagrama 1.

A força resultante encontrada no dinamômetro foi de 0,38 N, e com os calculo das resultantes encontramos o valor de 0,49 N.

O mesmo esquema foi montado efetuando-se mudanças de no ângulo em que se apresenta a força, equilibrando o sistema através o suporte do dinamômetro, esse mudança foi realizada para os seguintes casos:

  1. Alterando o ângulo da força Fa para 30° (eixo y para esquerda);
  2. Alterando o ângulo da força Fc para 30° (eixo y para direita)
  3. Retornando 30° para força Fc.
  4. Alterando novamente 30° (eixo y p/esquerda)
  5. (^) Acrescentando uma massa de 51 g à força Fa.

Encontrou-se então os seguintes diagramas:

Fig. 3: Diagrama 2(caso 1) .

Fig. 4: Diagrama 3(caso 2).

Fig. 5: Diagrama 4(caso 3).

Fig. 6: Diagrama 5(caso 4).

Fig. 7: Diagrama 6(caso 5). Para cada caso foi calculado as componentes resultantes em x e y , através da decomposição de vetores, onde: Fx = F.cosθ (2) e Fy = F.senθ (3);

com isso foi obtido os seguintes valores para os componentes x e y de cada caso. Sendo observado o ângulo da força resultante, que mudou em cada caso para que o sistema permanecesse em equilíbrio.

Fx(N) Fy(N )

θ da Fr(°)

Tabela2:Componentes das forças em x e y e θ da Fr.

Com as componentes da força em x e y, calculamos algebricamente a resultante das forças, e comparou-se com o valor obtido através da leitura do dinamômetro. Para efeito de calculo utilizamos a seguinte equação: F²R =F²x + F²y (4).

F(dinamômet ro)

F(Calculado)

Tabela3:Forças observados e Forças calculadas.

Obs: No quinto caso houve um aumento de 0, N na força Fa.

2.2- Diferenças observadas

Os valores Calculados não foram iguais aos valores observados, pois nos casos avaliados não foram considerados fatores como:

  • Atrito gerado pelas Roldanas;
  • Massa do fio. Além disso, pode ter ocorrido fatores de erro, como aferição dos instrumentos, imprecisão da centralização das forças, entre outros.

2.3- Força

A Força é uma grandeza vetorial, pois ela possui modulo(valor), direção e sentido. Isso pode ser evidenciado no experimento, pois toda força resultante possuía um valor(modulo), uma direção(ângulo) e Um sentido (horizontal ou vertical), e sempre que mudado o ângulos das forças atuantes no sistema, ocorria a mudança de todos componentes da grandeza força.

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