Relatório física experimental 03 (condições de equilibrio)

1. FACULDADE METROPOLITANA DA AMAZÔNIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
DISCIPLINA DE FÍSICA EXPERIMENTAL
CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO DO CORPO RÍGIDO.
Integrantes:
Lucas Protazio Freire – CPD: 21978
Marina Nascimento Alves Vieira – CPD: 24932
Paulo Alberto Soares Cardoso – CPD: 22265
Paulo Henrique Fontenele da Silva – CPD: 22318
Professor Orientador:
M.Sc. Alexandre Andrade Brandão Soares
Belém – PA
15 de Março de 2017

2. 2
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO: pág.- 03
OBJETIVOS: pág.- 04
MATERIAL UTILIZADO: pág.- 07
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS: pág.- 08
RESULTADO E DISCUSSÃO: pág.- 11
CONCLUSÃO: pág.- 13
BIBLIOGRAFIA: pág.- 14
INTEGRANTES DA EQUIPE: pág.- 15

3. 3
1. INTRODUÇÃO
Corpos Rígidos é o conjunto de partículas agrupadas de forma que a
distância entre as partes que constituem o corpo ou o sistema não sofram mudança,
ou seja, essas partículas não se alteram para um referencial fixado no próprio corpo.
O corpo rígido executa os movimentos de rotação, translação ou os dois de
forma combinada.
Rotação: a observação do movimento da força aplicada ao corpo, como um
pião rodando.
Translação: é o movimento provocado por forças externas que agem sobre o
corpo rígido.
Equilíbrio estático
É uma definição baseada no repouso, ou seja, na relação de determinado
referencial externo, quando nenhuma partícula que o constitui se move em relação a
um dado referencial. Em relação a esse mesmo referencial, caso as partículas
apresentem movimento, o corpo rígido estará então em Equilíbrio dinâmico.
As situações de equilíbrio sempre dependerão do referencial adotado, isso
porque o estudo de um equilíbrio depende do outro.
Momento de uma força
É a relação entre a força aplicada a um ponto, também chamada polo, com o
produto dessa mesma força por uma distância, considerando a intensidade da força
e sua linha de ação.
Pode-se definir como: módulo do momento da força como o produto do
módulo da força pela distância.
Sua representação matemática é:
Onde:
M = momento ou torque de uma força
F = Força

4. 4
d = distância
Observações importantes:
• Momento de uma força é uma grandeza vetorial (apesar de a definição
abordar apenas sua intensidade).
• Sinal positivo (+) representa o momento em que a força tende a produzir
rotação no sentido anti-horário em volta do polo.
• Sinal negativo (-) é adotado quando a força tende a produzir rotação no
sentido horário em volta do polo.

5. 5
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Manipular corretamente equipamentos de laboratório.
Determinar experimentalmente,

6. 6
2.1 OBJETIVO ESPECÍFICO
Equilíbrio de um ponto material
Consideramos como ponto material um corpo cuja dimensão tenha tamanho
desprezível em relação a um determinado referencial. O equilíbrio de um ponto
material tem suas condições definidas pela Primeira Lei de Newton, que diz o
seguinte:
“Um ponto material está em equilíbrio se a resultante das forças que atuam
sobre ele é nula”.
Veja o exemplo na figura a seguir:
Sobre o ponto O estão aplicadas quatro forças F1, F2, F3 e F4.
Sobre o ponto O estão aplicadas quatro forças F1, F2, F3 e F4.
Conforme mostra a figura, sobre o ponto O estão sendo exercidas as forças
F1, F2, F3 e F4. Para que haja equilíbrio, é necessário que a resultante desse
sistema de forças seja igual a zero. As forças representadas acima são vetores,
sendo assim, para que a resultante dessas forças seja nula, a soma das
componentes nas direções x e y devem ser nulas. Dessa forma, temos que para o
eixo x:
𝐹1 𝑋 + 𝐹2 𝑋 + 𝐹3 𝑋 + 𝐹4 𝑋 = 0

7. 7
E para o eixo y:
𝐹1 𝑌 + 𝐹2 𝑌 + 𝐹3 𝑌 + 𝐹4 𝑌 = 0
A partir dessas equações, podemos generalizar os resultados e descrever
essa equação utilizando as fórmulas:
ΣFX = 0 e ΣFy = 0
Sendo que:
ΣFX é a soma algébrica dos componentes das forças do eixo x;
ΣFy é a soma algébrica dos componentes das forças do eixo y.
Equilíbrio de corpos rígidos
Para estudar o equilíbrio de corpos rígidos, devemos considerar que esses
materiais podem deslocar-se ou girar. Portanto, devemos considerar duas condições
para o equilíbrio:
1 A resultante das forças exercidas sobre o corpo deve ser nula;
2 A soma dos momentos das forças que atuam sobre ele também deve ser
nula.
Para compreender melhor a segunda condição, vejamos a figura a seguir:
Sistema de forças atuando sobre um corpo e provocando movimento de
rotação.

8. 8
O efeito das forças 1 e 2 sobre a barra da figura está relacionado com a
rotação que ela sofrerá. O momento de força MF é definido como o produto da força
pela distância ao ponto P. Sendo assim, para a força F1:
MF1 = F1 * D1
E para a força F2:
MF2 = - F2 * D2
Em razão de o sentido da força F2 favorecer o movimento de rotação anti-
horário, o sinal é negativo.
De acordo com a segunda condição de equilíbrio, a soma dos momentos de
força deve ser nula. Aplicando essa condição a barra do exemplo acima, teremos:
MF1 + MF2 = 0
F1 * D1 - F2 * D2 = 0
Essa condição pode ser descrita pela equação:
Σ MF = 0

9. 9
3. MATERIAL UTILIZADO
MATERIAL QUANTIDADE MEDIDAS
Anilhas de Cargas 1 0,5 N
Dinamômetro com Fixação
Magnética
2 -
Régua Milimétrica 1 400 mm
Fio de Nylon com anéis 1 -
Gancho Lastro 1 0,3 N
Painel Metálico 1 -

10. 10
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Condições de Equilíbrio do Corpo Rígido.
Antes dos procedimentos os dinamômetros foram aferidos manualmente de
modo que estes nos forneçam dados mais precisos e reais.
Inicialmente os dois dinamômetros foram afixados magneticamente no painel
metálico e em sua extremidade inferior foi conectado um fio de nylon. Observando
alguns itens como alinhamento vertical e distância de 40 cm entre um e outro.
Depois disso, com os fios de nylon conectados às extremidades do
dinamômetro foi suspensa uma régua milimétrica de 1,52 gf e 40 cm. Como mostra a
figura 01.
Fig. 01
E em seguida determinou-se os pesos das massas e anotaram-se os valores
dos módulos das forças.
Posteriormente foi acrescentada uma anilha com o gancho lastro de 0,28 N
exatamente no centro da régua e em seguida determinou-se os pesos das massas e
anotaram-se os novos valores dos módulos das forças. Figura 02

11. 11
Fig. 02
Com os dois dinamômetros afixados magneticamente no painel metálico e
suas extremidades inferiores conectados pelo fio de nylon com a régua milimétrica,
afastou-se o gancho lastro de 0,28 N exatamente 10 cm à esquerda da régua e em
seguida determinou-se os pesos das massas e anotaram-se os novos valores dos
módulos das forças. Figura 03
Fig. 03
Com os dois dinamômetros afixados magneticamente no painel metálico e
suas extremidades inferiores conectados pelo fio de nylon com a régua milimétrica,
afastou-se o gancho lastro de 0,28 N exatamente na extremidade direita da régua e

12. 12
em seguida determinou-se os pesos das massas e anotaram-se os novos valores
dos módulos das forças. Figura 04
Fig. 04

13. 13
5. RESULTADOS OBTIDOS

14. 14
6. CONCLUSÃO
Os experimentos realizados puderam demonstrar...
Concluímos que o experimento...

15. 15
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://alunosonline.uol.com.br/fisica/equilibrio-ponto-material-dos-corpos-
rigidos.html
ufes resnick, halliday, krane, física, 4.ed., ltc, rio de janeiro, 1996. física 1
capítulo 14 equilíbrio de corpos rígidos 08.

16. 16
8. INTEGRANTES DA EQUIPE