UNIVERSIDADE VILA VELHA - UVV

ENGENHARIA MECÂNICA/CIVIL

FÍSICA EXPERIMENAL I

EA3-N

Experiência 2: Mesa de Força

Professor:

Grupo:

Sumário

1. Objetivos.....................................................................................................4

2. Problema Físico..........................................................................................5

3. Desenvolvimento Teórico..........................................................................6

4. Procedimento Experimental......................................................................7

5. Dados Experimentais.................................................................................9

6. Análise dos Dados....................................................................................10

7. Conclusão.................................................................................................10

8. Bibliografia................................................................................................10

1. Objetivos

Este relatório tem como objetivo verificar experimentalmente o equilíbrio de

forças, manusear dinamômetro e escalas de medida e a análise de erro e

incertezas.

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2. Problema Físico

Neste experimento vamos demostrar o equilíbrio das forças que atuam nos

corpos segundo a Primeira Lei de Newton. Sabemos que para um corpo estar

em repouso a resultante das forças que atuam nele deve ser nula. Para

demonstração do equilíbrio teremos que: se as forças forem coplanares,

precisaremos transforma-las em equações escalares a partir das equações

vetoriais da soma das forças, fazendo com que estas fiquem projetadas nos

eixos cartesianos ortogonais X e Y, que é o caso deste experimento.

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3. Desenvolvimento Teórico

Neste experimento serão determinados os conjuntos de pesos diferentes a

partir da soma das massas dos discos (P1, P2 E P3) através do uso do

dinamômetro. Para avaliação de erros e incertezas sistemáticos faremos a

medida dos pesos na vertical horizontal (que será usada para o restante do

experimento).

Logo após, serão montados arranjos de pesos para o estudo do equilíbrio

utilizando a REGRA DO PARALELOGRAMO E EQUILÍBRIO DE FORÇAS

COPLANOARES.

Equilíbrio de forças coplanares sobre um ponto material :

Diz-se que um ponto material está em equilíbrio quando a resultante das

forças que atuam sobre ele é nula. O conceito de equilíbrio de forças em um

ponto material geralmente é utilizado para determinar uma força incógnita, tal

como uma reação de apoio ou uma força necessária para “equilibrar” esse ou

aquele sistema de forças.

Regra do paralelogramo:

Existe uma regra  para somar forças quando elas não estão sobre a mesma

linha e é chamada de regra do paralelogramo. Para obter a força soma ou

resultante de duas forças, aplicam-se as duas no mesmo ponto, constrói-se um

paralelogramo com esses dois lados e obtém-se a soma unindo o ponto origem

das duas forças com o vértice oposto.

Quando temos duas ou mais forças a atuar sobre o mesmo corpo ele fica

sujeito a uma força total ou resultante, com isto, temos de somar as forças. Em

geral, duas forças com a mesma direção somam-se de uma maneira simples:

se apontarem para o mesmo lado, basta somar os tamanhos das duas setas;

mas se apontarem para lados diferentes, como no experimento apresentado,

subtrai-se o tamanho da seta N = (–i) ao da seta N = (i).

4. Procedimento Experimental

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Equipamentos utilizados no experimento:

Mesa de Força;

Suporte horizontal para dinamômetro;

03 suportes para massa-disco;

09 massa-disco grande;

03 massa-disco pequena;

02 dinamômetros;

01 tripé com haste milimetrada (vermelha);

03 fios com ganchos;

01 anel cromado;

Procedimentos:

Inicialmente foram medidos os valores dos três pesos utilizados neste

experimento, usando um dinamômetro disposto verticalmente em um tripé. Os

dados foram anotados.

Posteriormente, a medição dos pesos foi refeita, porém, desta vez o

dinamômetro encontrava-se na posição horizontal (mesa de força). Os valores

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encontrados foram comparados e só então foi feita a escolha das incertezas

observando as que se enquadravam melhor na situação.

Na terceira parte do experimento, os pesos foram arranjados dois a dois na

mesa de força, formando entre si um ângulo de 70°. Após posicionar

alinhadamente o dinamômetro, ajustou-se a mesa até que o anel de centro

ficasse o mais próximo possível do centro dela.

5. Dados Experimentais

Parte (a) Avalição de incertezas e erros sistemáticos

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Medida Vertical:

Conjunto Peso (N)P1 0,68P2 1,18P3 1,64

Incerteza de Escala 0,01

Medida Horizontal:

Conjunto Peso (N)P1 0,66P2 1,16P3 1,62

Incerteza de Escala 0,01

Conjunto Vertical (N) Horizontal (N) Diferença (N)P1 0,68 0,66 0,02P2 1,18 1,16 0,02P3 1,64 1,62 0,02

Incerteza (N) 0,01

Parte (b) Equilíbrio em duas dimensões

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Arranjo 1: P 1 e P2

Grandezas MedidasDinamômetro (N) 1,06 ± 0,01

Posição AngularDina: α (°) 18° ± 0,5°

P1: β (°) 120° ± 0,5°P2: γ (°) 232° ± 0,5°

Arranjo 2: P 2 e P3

Grandezas MedidasDinamômetro (N) 1,62 ± 0,01

Posição AngularDina: α (°) 340° ± 0,5°

P2: β (°) 120° ± 0,5°P3: γ (°) 232° ± 0,5°

Arranjo 3: P 1 e P3

Grandezas MedidasDinamômetro (N) 1,36 ± 0,01

Posição AngularDina: α (°) 30° ± 0,5°

P1: β (°) 120° ± 0,5°P3: γ (°) 232° ± 0,5°

6. Análise dos Dados

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Arranjo 1: P 1 e P2 :

∑ F x=0

F1x−F2x−Fdx=0

F1× cos (18 °±0,5 ° )−F2× cos (60° ±0,5 °)−Fd× cos (52° ±0,5° )=0

(1,06±0,01)×(0,6156…±0,00269…)−(0,66±0,01)±(0,4999…±0,00755…)−(1,16±0,01)×(0,6156…±0,00687…)=0

(1,00808…±0,0123…)− (0,3299…±0,00998… )−(0,7141…±0,0141…)=0

(0,6789…±0,0223…)−(0,7141…±0,0141…)=0

(−0,03604…±0,0364…)=0

−0,04±0,04=0

0,04±0,04≠0

∑ F y=0

Fdy+F1 y−F2 y=0

Fd×sen (18° ±0,5 ° )+F1×sen(60° ±0,5 °)−F2×sen (52 ° ±0,5 ° )=0

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(1,06±0,0,1)×(0,3090…±0,00829…)+(0,66+0,01)×(0,8659…±0,00436…)−(1,16±0,01)×(0,787…±0,00537…)=0

(0,3275…±0,0118… )+ (0,5715…±0,01153…)−(0,9140…±0,0141…)=0

(0,899…±0,023…)−(0,9140…±0,0141…)=0

(−0,0149…±0,03753…)=0

−0,01±0,04=0

0,01±0,04≠0

Arranjo 2: P 2 e P3 :

∑ F x=0

F2x−F3x−Fdx=0

∑ F y=0

Fdy+F2 y−F3 y=0

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Arranjo 3: P 1 e P3 :

∑ F x=0

F1x−F3x−Fdx=0

∑ F y=0

Fdy+F1 y−F3 y=0

7. Conclusão

O experimento realizado pode demonstrar as fórmulas e teorias algébricas da

decomposição de vetores, ou seja, a soma vetorial e a resultante de vetores.

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Foi possível experimentar várias configurações diferentes de pesos e ângulos e

observar de imediato às alterações e influência, registradas no dinamômetro. 

A falta de exatidão do experimento se dá por vários motivos tais como erro de

paralaxe, imprecisão do dinamômetro, atritos entre roldanas e fios,

procedimento incorreto para realização do experimento, entre outros.

8. Bibliografia

Material do laboratório de física experimental – Medidas mecânicas (site:

http://fisica.rra.etc.br/lab-fisica/).

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HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos

de Física 1:  Edição; LTC Livros Técnicos Científicos S.A., Rio De

Janeiro,1992.,vol1-4. RJ; 297p.

http://www.ucb.br/sites/100/118/Laboratorios/Mecanica/mesaforcasv.pdf

http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?

midia=azed&cod=_mesadeforca

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