7/18/2019 FGE 2 - ROT 1 - 2014 2

http://slidepdf.com/reader/full/fge-2-rot-1-2014-2 1/7

 

Direto ria de Ciênc ias Exatas

Laboratór io de Física

Roteiro 01

Fís ica Geral e Experimental II2014/02

Equilíbrio Estático  – Mesa de Forças

7/18/2019 FGE 2 - ROT 1 - 2014 2

http://slidepdf.com/reader/full/fge-2-rot-1-2014-2 2/7

UNINOVE –  FGE II –  Roteiro 1 –  Equilíbrio Estático  –  2014 2 2

1. Equilíbrio do Ponto  – Primeira Lei de Newton

Nesta tarefa serão abordados os seguintes assuntos:

  Equilíbrio de forças;

  Regra do Paralelogramo;

  Lei dos Cossenos;

2. Objetivos:

  Verificar experimentalmente o equilíbrio estático de um ponto material;

  Representar gráfica (diagrama vetorial) um sistema de forças em equilíbrio;

  Determinar a força equilibrante de um sistema de duas forças.

3. Material Utilizado:

  Mesa de Força

  Polias com presilhas

  Porta-massas

  Corpos de prova

  Dinamômetro

  Régua e esquadro

4. Equilíbrio do Ponto Material

Historicamente a Mecânica é o ramo mais antigo da Física. A parte da

Mecânica que estuda o equilíbrio dos corpos é a Estática. A Estática tem como

premissa a primeira lei de Newton:

“Quando a soma das forças aplicadas sobre uma partícula é nula, esta

partícula está em equilíbrio. O equilíbrio pode ser estático, quando a partícula estiverem repouso em relação a um referencial, ou dinâmico, se a partícula estiver em

movimento retilíneo e uniforme em relação a um referencial.” 

Pode-se considerar o corpo estudado como sendo uma partícula ou um ponto

material quando suas dimensões são desprezíveis em relação aos demais corpos da

vizinhança.

7/18/2019 FGE 2 - ROT 1 - 2014 2

http://slidepdf.com/reader/full/fge-2-rot-1-2014-2 3/7

UNINOVE –  FGE II –  Roteiro 1 –  Equilíbrio Estático  –  2014 2 3

Portanto, uma partícula está em equilíbrio, segundo um referencial, quando a

resultante das forças aplicadas sobre ela é nula.

4.1. Sistema composto por três forças coplanares

4.1.1. Regra do Paralelogramo

Se o sistema for formado por duas forças coplanares1

 F   e2

 F  , o vetor soma,

também chamado vetor resultante1 2

 R F F  , será o vetor que une a origem dos

dois vetores com o cruzamento das duas retas paralelas a cada vetor, formando,

assim, um paralelogramo. Este tratamento vetorial pode ser aplicado a duas forças

que atuam sobre um ponto material. A força representada pelo vetor oposto a esta

resultante é chamado de vetor força equilibrante  E , uma vez que a soma vetorial

entre a equilibrante e as duas outras forças coplanares é nula.

1 2  0 E F F   

Figura 1: Resultante e equilibrante

4.1.2. Lei dos Cossenos

O módulo ou a intensidade da força resultante ou da força equilibrante pode

ser determinado por intermédio da Lei dos Cossenos:

2 2 2 2

1 2 1 22 cos R E F F F F       

Estático (repouso)

Dinâmico (movimento retilíneoe uniforme

1

0

n

i

i

 F Equilíbrio

 

 

 

   

 

7/18/2019 FGE 2 - ROT 1 - 2014 2

http://slidepdf.com/reader/full/fge-2-rot-1-2014-2 4/7

UNINOVE –  FGE II –  Roteiro 1 –  Equilíbrio Estático  –  2014 2 4

5. Procedimento Experimental

5.1. Verificar, inicialmente, se a mesa de forças encontra-se devidamente

nivelada.

5.2. Posicionar o anel de prova no centro da mesa de forças e prender as

polias de modo que as direções dos fios que sustentam P1 e P2  formem

um ângulo  de 130,0º.

5.3. Determinar as intensidades das forças peso correspondentes a cada

conjunto, utilizando o dinamômetro.

5.4. Posicionar os pesos P1 e P2 conforme a figura 2.

5.5. Utilizar o dinamômetro para determinar, experimentalmente, a direção e a

intensidade do vetor força equilibrante (vide figura 1). Anotar os valores

obtidos na tabela 1. Repetir esse procedimento 5 vezes, preenchendo a

tabela abaixo. Calcular o valor médio da força equilibrante e o desvio

padrão da média.

5.6. Calcular o valor da força equilibrante utilizando a Lei dos cossenos.

Figura 2: Ilustração de uma mesa de forças 

CORPO DE PESO 

2P  

CORPO DEPESO

1P  

Dinamômetro

7/18/2019 FGE 2 - ROT 1 - 2014 2

http://slidepdf.com/reader/full/fge-2-rot-1-2014-2 5/7

UNINOVE –  FGE II –  Roteiro 1 –  Equilíbrio Estático  –  2014 2 5

5.7. Utilizar a Figura 3 da síntese para obter, graficamente, através da regra

do paralelogramo, o módulo, a direção e o sentido da força equilibrante .

6. Apêndice

% 100valor teórico valor experimental 

 E valor teórico

 

Obs. Os valores teóricos são aqueles obtidos a partir da lei dos cossenos e através

da regra do paralelogramo.

7/18/2019 FGE 2 - ROT 1 - 2014 2

http://slidepdf.com/reader/full/fge-2-rot-1-2014-2 6/7

UNINOVE –  FGE II –  Roteiro 1 –  Equilíbrio Estático  –  2014 2 6

Diretoria de Ciências ExatasCurso

Unidade Turma Período Sala

Professor

Nome do experimento: Data

Nome completo 1 RA 1

Nome completo 2 RA 2

Rubrica do Professor Assinatura dos alunos Nota

Objetivo: (O que será realizado? Como será realizado?)

 Análise dos Dados e Resultados

- Dados experimentais:

Massas: m1=__________________ e m2=_____________________

Pesos: P1=__________________ e P2=_____________________

- Método experimental:

Tabela 1: Medida da força equilibrante

Medida 1 2 3 4 5

E (N)

Valor médio:  

Incerteza padrão da média:    

Força equilibrante:  

- Teoricamente:Lei dos cossenos:

Utilizar os valores de P1, P2 e para determinar o módulo do vetor força equilibrante   

usando a Lei dos Cossenos.

E=________________________

7/18/2019 FGE 2 - ROT 1 - 2014 2

http://slidepdf.com/reader/full/fge-2-rot-1-2014-2 7/7

UNINOVE –  FGE II –  Roteiro 1 –  Equilíbrio Estático  –  2014 2 7

 Análise dos Dados e Resultados

Regra do paralelogramo:

Utilizar a seguinte proporção: (1,0 cm = 0,25 N).

Figura 3: Referencial para aplicação da Regra do Paralelogramo

E=_______________________

- Foi determinado o módulo da força equilibrante de três modos distintos. Compare-os.

Conclusão: (O que foi realizado? Como foi medido? Quais foram os resultados obtidos?)