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Física Experimental - Relatório 4
Tipologia: Trabalhos
1 / 11
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Não perca as partes importantes!
PRÁTICA 04 – Equilíbrio
ALUNO: João Paulo Xavier Vidal
CURSO: Engenharia Mecânica
PROFESSOR: Sarah Gomes
1.0 Objetivos
sobre a mesma.
2.0 Material
https://www.youtube.com/watch?v=xyySleaIQk0&ab_channel=F%C3%ADsicacomDoug
lasGomes
https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=mech_rovnobeznik&
l=t
https://www.laboratoriovirtual.fisica.ufc.br/equilibrio-de-um-corpo-extenso
3.0 Fundamentos (1ª Parte)
3.1 Introdução
- O estudo da Estática é extremamente importante para a contemporaneidade, visto que por
estudar o equilíbrio de corpos estáticos ela está presente na produção de, praticamente, todos
os objetos e edifícios existentes, visto que sem o conhecimento desse princípio o risco de
quedas de todos os edifícios seriam completamente mais altos.
3.2 Condições de Equilíbrio
- De acordo com Young e Freedman (2015), existem duas condições para uma partícula se
apresentar em estado de equilíbrio.
- A primeira: É necessário que a Força resultante sobre a partícula seja nula, isto é, o
somatório de todas as Forças atuantes no corpo seja igual a 0.
Exemplo)
Observe o objeto que está parado em um sistema ideal, sem nenhuma força externa.
Figura 1:Corpo com Força resultante nula; Fonte: Autor
as Forças Normal e Peso, que tem o mesmo módulo, estão em sentidos oposto obtêm-se
uma Força Resultante igual a zero.
Com isso, podemos comprovar o que foi dito anteriormente sobre se a Força perpendicular
o Torque será ainda maior pois o seno de α seria o maior possível.
F não é a única agente que causa influência no Torque, visto que a distância entre a força e
o ponto fixo, ou de forma simples um vetor posição ( r ) da Força, causa um aumento
proporcional no módulo do Torque.
𝜏 = 𝐹𝑠𝑒𝑛α x r
5.2 Segunda condição de Equilíbrio
para um corpo de massa distribuída, sendo assim formado por mais de uma partícula,
permanecer em equilíbrio, além da primeira condição estar satisfeita, é necessário que ele
não esteja na iminência de girar. Para isso a soma dos Torques deve ser igual a zero.
Exemplo)
Figura 4:Corpo com torque resultante igual a zero; Fonte: Autor
Como os torques estão em sentidos opostos, τ1 (sentido horário) ,τ2 (sentido anti-horário),
o Torque resultante será igual a zero.
5.3) Centro de Gravidade (Cg)
massa distribuída em todas as suas partes, então como seria possível determinar o equilíbrio
de um objeto, visto que existem inúmeros pontos com Força Peso. Para isso serve o estudo
do Centro de Gravidade que, segundo Young e Freedman (2015), é um ponto que concentra
toda o peso de um determinado corpo e, segundo os mesmos autores, desprezando a
variação da aceleração da gravidade correspondente a diferentes altitudes o Centro de
Gravidade coincidirá com o Centro de Massa. Formulando esses conceitos, termos:
Figura 5: Posição do Centro de Massa e de Gravidade; Fonte: Física Mecânica de Young e Freedman.
6.0 Procedimento (2ª Parte)
6.1 Determine os pesos de cada barra e de cada “peso” e anote na Tabela 4.2. Anote
os pesos em Newtons e em grama-força. Use g = 9,81 m/s2. Use notação científica
para expressar os pesos com um número correto de algarismos significativos.
Tabela 2 - Pesos dos elementos disponíveis na simulação.
Fonte: Autoria Própria.
6.2 Escolha a Barra 3 e o “Peso” 1. Posicione a Balança 1, na posição 20 cm sob a
barra e a Balança 2 na posição 80 cm. Utilize os botões (<) e (>) para um ajuste
fino na posição de cada balança. Pode acontecer de não ser possível posicionar
as balanças exatamente onde está indicado; neste caso posicione o mais próximo
do valor desejado. A diferença pode ser considerada como um erro
experimental inerente ao procedimento prático (o usuário não será penalizado
por isso).
6.3 Faça o “peso” 1 percorrer a Barra 3 de acordo com as posições x(cm) indicadas
na Tabela 4.3, a partir do zero (extremidade), anotando os valores das reações
RA e RB (leituras das Balanças 1 e 2 respectivamente). Anote também os valores
de RA+ RB em função de x. Use g = 9,81 m/s2. Use notação científica para
expressar as reações, RA, RB e RA + RB com um número correto de algarismos
significativos.
Tabela 3- Leitura das balanças para a configuração do procedimento 2.1.
x (cm) RA (N) RB (N) RA + RB (N)
Fonte: Autoria Própria.
Número da Barra
ou do "Peso"
Peso da Barra (N) Peso da Barra (gf) “Peso” (N) “Peso” (gf)
Tabela 4 - Leitura das balanças. Para a configuração do procedimento 2.6.
x (cm) RA (gf) RB (gf) RA+ RB (gf)
0 800 ,0 700 ,0 1500 ,
10 700 ,0 800 ,0 1500 ,
20 600 ,0 900 ,0 1500 ,
30 500 ,0 1000 ,0 1500 ,
40 400 ,0 1100 ,0 1500 ,
50 300 ,0 1200 ,0 1500 ,
60 200 ,0 1300 ,0 1500 ,
70 100 ,0 1400 ,0 1500 ,
80 0 ,00 1500 ,0 1500 ,
90 xxxx xxxx Impossível
100 xxxx xxxx Impossível
Fonte: Autoria Própria.
6.7 Trace em um mesmo gráfico, a reação RA em função da posição x(cm), RB em
função da posição x(cm) e RA+ RB em função da posição x(cm).
Gráfico 2: Reação x Posição
Figura 7; Fonte: Autor
6.8 Calcule a posição do Centro de Gravidade do sistema formado pelo “Peso” 1 e
pela Barra 1, para cada uma das posições do “Peso” 1 indicadas na Tabela 4.5.
Todas as barras da simulação têm L = 100cm.
Tabela 5 - Posição do Centro de Gravidade.
x (cm) 0 20 50 90 100
XCG (cm) 3 .10¹ 40 50 63 66 , 7
Fonte: Autoria Própria.
7 .0 Questionário
1 – Com relação aos valores encontrados na Tabela 4.1, compare os resultados da
coluna 6 com os da coluna 7. Compare também os resultados da coluna 8 com os
valores da coluna 3. Comente.
Resposta-
elas são as componentes da horizontal, devem se anular para o estado do sistema se
manter.
anterior, o sistema deve estar em equilíbrio, então qualquer componente, no caso
das colunas (8-3) a vertical, devem ser anuladas para manter o sistema em equilíbrio.
2 - Determinação de um peso desconhecido (objetivo 2). Considere que na simulação
da Parte 1, P1 =5,0 N, P2 = 10,0 N e P3 seja um peso desconhecido. Que nessas
condições o sistema fique em equilíbrio com α = 80,8º e β = 29,6º. Determine o peso
desconhecido em Newtons, com uma casa decimal. Considere que diferentemente da
simulação, o peso desconhecido calculado pode ser ou não um número inteiro.
Resposta-
α
3 - Considere que na simulação da Parte 1, P1 e P2 são desconhecidos e que P3 = 10,
N. Considere também que o sistema fique em equilíbrio com α = 86,2º e β = 43,7º.
Calcule os pesos desconhecidos em Newtons. Reproduza na simulação os resultados
encontrados. Comente.
Resposta-
𝑃 1. 𝑠𝑒𝑛α = P2. senβ
𝑃 3 = 𝑃 1. 𝑐𝑜𝑠(α) + P2. cos(β)
10 = (𝑃 2. 0 , 69 ). 𝑐𝑜𝑠(α) + P2. cos(β)
Ra + Rb = 150gf
Ra + 77gf = 150gf
Ra = 73gf
8.0) Conclusão
Com base no que foi exposto anteriormente, é possível observar a extrema importância do
Equilíbrio para a construção de praticamente tudo na sociedade e através dos conhecimentos
adquiridos nas pesquisas feitas para construir os Fundamentos foi possível observar a
complexidade dessa matéria. A partir dos procedimentos, eu pude ter uma visão realmente
prática da teoria de algumas coisas que apesar de ter entendido a Teoria não conseguia
imaginar isso na realidade, como o fato da soma do produto das Trações, expostas na tabela
1, por seus respectivos cossenos resultariam no peso 3. Além disso, tive um dos meus
primeiros contatos com a unidade de medida Grama Força e descobri um método mais
rápido para a criação das tabelas através de algumas funções do Excel.
9 .0) Referências
[ S. l. : s. n. ], 2015. cap. 10, p. 335-363.
n. ], 2016. cap. 10-6, p. 925
Mecânica. [ S. l. : s. n. ], 2015. cap. 1 1 , p. 3 75 - 394.
