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Força resultante
- 1. Curso de Engenharia– Laboratório Universidade Paulista - UNIP /www.unip.br Curso de Engenharia SGAS Quadra 913, s/nº - Conjunto B - Asa Sul - Brasília - DF CEP 70390-130 - Tel.: (61) 2192-7080 1/3 Determinação Força Resultante (Mesa de Forças) Yasmin Araújo RA: C142182 Turma: EC2D30 Samara Sales Souza RA: T18682-0 Turma: EC2C30 Mecânica da Partícula, Cleber Alves 30 de Outubro de 2014 Este experimento busca 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 o conceito de força. Introdução Teórica As grandezas físicas são divididas em escalares e vetoriais. As grandezas que ficam bem caracterizadas por apenas um número e uma unidade, tendo consequentemente apenas um valor numérico, são denominadas escalares. Massa, tempo, energia e temperatura são exemplos de grandezas escalares. Já as grandezas vetoriais, como força, velocidade e aceleração, para serem caracterizadas, exigem a especificação de um módulo, uma direção e um sentido que se combinam segundo certas regras de adição, subtração e multiplicação vetorial. O método experimental consiste em aplicar duas forças em uma mesa de força sobre polias posicionadas em ângulos determinados. Sobre a terceira polia ajusta-se o valor da força e o posicionamento desta polia em função do ângulo até que se estabeleça o equilíbrio entre as três forças. Essa terceira força é chamada força de equilíbrio (F3 = P3). Essa força não é a mesma força resultante, ela possuio mesmo módulo, mesma direção, porémsentido oposto, visto que deve equilibrar o sistema. MateriaisUtilizados Dinamômetro Papel milimetrado Balança Kit de massas cilíndricas com suporte Kit mesa de forças Suporte e garra. Procedimento / Resultados Primeiramente neste experimento foi usado a balança para medir as massas em gramas e convertidas para quilogramas. Para torna possívela verificação experimental da soma de vetores foi utilizado um dispositivo conhecido como mesa de forças. Veja na imagem abaixo do que se trata: Figura 1- Esquema da Mesa de Forças
- 2. Curso de Engenharia– Laboratório Universidade Paulista - UNIP /www.unip.br Curso de Engenharia SGAS Quadra 913, s/nº - Conjunto B - Asa Sul - Brasília - DF CEP 70390-130 - Tel.: (61) 2192-7080 2/3 Também foi utilizado o dinamômetro um dispositivo utilizado para medir a força resultante, este dispositivo é dotado de estrutura, mola, gancho em uma extremidade da mola e graduação na estrutura. Em uma das extremidades da mola encontra- se presa a estrutura graduada e outra extremidade o gancho, que se localiza fora da estrutura. Observe: Figura 2- Dinamômetro O princípio de funcionamento consiste na deformação que a mola sofre em razão da ação de uma força que é proporcionala esta força aplicada, sua intensidade é indicada na graduação existente na estrutura que é medida em Newton. E assim foi montado o experimento, veja: Logo após a montagem do experimento foi escolhido valores para as forças componentes 𝐹1 e 𝐹2 afastando os suportes do anel que une os três fios em ângulos de modo que ao equilibra-las a carga máxima do dinamômetro não seja ultrapassada. E os valores lidos encontra-se na tabela abaixo: Medida 𝐹1 (N) 𝐹2 (N) 𝐹3 (N) 1 5,78 160° 11,5 170° 1 30° 2 6,76 145° 13,5 170° 1,3 45° 3 11,7 140° 18,4 160° 2 60° 4 16,6 112,2° 23.3 140,8° 2 90° 5 21,4 111° 28,35 140° 2,2 115° Tabela 1- Coleta de dados experimentais. R oldanas Visão LateralVista Superior Dinamôme tro Figura 3- Esquema de montagem.
- 3. Curso de Engenharia– Laboratório Universidade Paulista - UNIP /www.unip.br Curso de Engenharia SGAS Quadra 913, s/nº - Conjunto B - Asa Sul - Brasília - DF CEP 70390-130 - Tel.: (61) 2192-7080 3/3 Depois do recolhimento de dados foi calculado os valores teóricos da força de 𝐹3 por meio da equação 𝐹3.𝑡𝑒𝑜𝑟=√𝐹1 2+𝐹2 2+2.𝐹1. 𝐹2.cos . E calculado os erros percentuais. Veja na tabela abaixo: Medida 𝐹3 teórico (N) 𝐸 𝐹 % (força) 1 16,7 -94% 2 18,8 -93% 3 26,2 -92% 4 28,6 -93% 5 27,3 -92% Análise dos Resultados Com todos os procedimentos pode se chegar ao seguinte resultado: quando várias forças atuam num corpo ao mesmo tempo, a melhor forma de estudar o comportamento do corpo quando o sujeito a essas forças é determinar a força resultante em que nele atuam. Pois a força resultantenada mais é que aforça que produz o mesmo efeito que todas as outras aplicadas a um corpo. Os valores calculados não foram iguais aos valores observados, pois nos casos avaliados não foram observados fatores como atrito gerado pelas roldanas, massa do fio e além disso podem ter ocorrido erros como imprecisão da centralização das forças. Conclusão Este experimento comprovou que a força resultante de um sistema de forças é igual somatórias de todos componentes em x e em y, os resultados divergiram um pouco, pois não foi considerado o atrito das roldanas e massa do fio utilizado, além dos comuns erros que o experimento esta sujeito, como citados anteriormente. Ou seja quando se tem mais de uma força em um sistema qualquer, resultante é a força que substitui todas as outras. Bibliografia Halliday, David; Renisck, Robert; Walker, Jeal, Fundamentos da física, vol. 1 Rio de Janeiro, LTC (2008) 8ª edição. Sear, Zemensky e Young, Física 1, mecânica , 10ª edição, São Paulo, Pearson Addison(2003). TIPLER, P. A.: Física para Cientistas e Engenheiros. 5ª edição. LTC, 2006. ALONSO, M.: Física - Um Curso Universitário. Vol. 1.EdgardBlücher, 2004. HALLIDAY, D.; KRANE, K. S.; RESNICK, R.: Física. 1. LTC, 2004. YOUNG, H. D.; FEEDMAN, R. A.: Física I. 10ª edição. Pearson, 2003.