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Relatório de Física sobre força resultante do sistema de equilíbrio estático.
Tipologia: Trabalhos
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Compartilhado em 26/04/2011
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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.
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.
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:
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:
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.