Estudo de Equilíbrio em Balança

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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA
BACHARELADO EM ENGENHARIA DA PRODUÇÃO
DISCIPLINA DE FÍSICA MECÂNICA
ESTÁTICA:
Balança de Pratos
ALUNO: FÁBIO FRANCISCO DE BORBA
PROFESSOR: FERNANDA FONSECA
JOINVILLE -SC
2022
SUMÁRIO
RESUMO…………………………………………………………………………………………………………3
1 OBJETIVOS…………………………………………………………………………………………………...3
2 INTRODUÇÃO TEÓRICA……………………………………………………………………………………3
3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL………………………………………………………………………3
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES…………………………………………………………………………..3
5 CONCLUSÕES……………………………………………………………………………………………….3
6 EXPERIÊNCIA 1: LABORATÓRIO VIRTUAL…………………………………………………………….5
7 EXPERIÊNCIA 2: EXPERIMENTO PRÁTICO…………………………………………………………...11
8 ANÁLISE TEÓRICA………………………………………………………………………………………..10
9 ANÁLISE DOS EXPERIMENTOS…………………………………………………………………………11
10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...............................................................................................12
Resumo
O experimento tratou de acontecimentos físicos envolvendo a estática, ou seja, o
equilíbrio de um corpo, onde foi utilizada uma balança com peso e contrapeso, sendo
realizado a fórmula de momento em capa ponto e descobrindo a massa do objeto acima da
balança.
1. Objetivos
Esse experimento teve como objetivo geral observar o comportamento da balança,
com a diferença de cada peso, em cada posição da haste, assim anotando todos os valores
e com o objetivo final, calculando através da fórmula de momento a massa do corpo
2. Introdução teórica
O experimento se fundamentou através dos conceitos da estática, tendo uma
balança de prato como exemplo e demonstrando o equilíbrio estático do sistema, onde
foram colocados diferentes contrapesos em posições distintas da haste, chegando até o
equilíbrio e utilizando a fórmula de momento para descobrir a massa do corpo acima do
prato.
𝑀 = 𝑑 𝑥 𝐹 (1)
3. Procedimento Experimental
O Procedimento Experimental constituiu em colocar um peso acima do prato de uma
balança e através dos contrapesos descobrir sua massa com a fórmula de momento. Além
disso, é importante obter os dados das distâncias dos pesos em relação ao pivô central,
bem como ovalor do contrapeso. Com estes dados e a equação do equilíbrio de momentos,
será possível calcular o peso desconhecido na balança. Após isso é realizado o movimento
do contrapeso até achar o equilíbrio e assim finalmente aplicar a fórmula de momento.
4. Resultados e Discussões
Os resultados obtidos constatou que é possível determinar e prever o peso de um
objeto em uma balança de dois lados, através da informação do contrapeso e da distância
da haste até o peso e contrapeso, portanto, é plausível afirmar que com a física estática é
simples descobrir as massas dos objetos envolvidos.
5. Conclusões
Os resultados obtidos, demonstram que após ser realizado o experimento
observa-se que há particularidades no experimento, onde o contrapeso, por ter um peso
menor do que o almejado, tem que se encontra a uma distância na haste, maior do que a do
peso no prato, já que a fórmula de momento(equilíbrio) envolve a massa e a distância.
6. ANÁLISE TEÓRICA
1) Descreva e explique quais são as condições que possibilitam um corpo estar em
equilíbrio ?
R: Para um corpo extenso rígido estar em equilíbrio, além das forças que atuam sobre ele
gerarem uma força resultante nula, é necessário que essas forças estejam todas na mesma
direção e no mesmo ponto.
2) Explique os princípios físicos envolvidos nos estudos sobre Equilíbrio Estático que
descrevem o funcionamento de uma balança de pratos.
R: Um corpo está em equilíbrio quando a somatória de todas as forças que atuam sobre
ele for nula, ou seja, igual a zero, equilíbrio estático: Quando o objeto está em repouso;
A ausência de movimento é um caso especial de aceleração nula,uma situação em que
todas as forças que atuam sobre um corpo se equilibram. Portanto, a soma vetorial de todas
as forças que agem sobre o corpo deve ser nula.
3) Uma balança tem braços desiguais. Ela é equilibrada com um bloco de 1,50 kg no
prato da esquerda e um bloco de 1,95 kg no braço da direita (conforme a figura).Se o bloco
de 1,95 kg está posicionado a uma distância L2 de 10 cm do eixo de rotação da balança,
qual é a distância L1 que do bloco de 1,50 kg em relação ao eixo de rotação para que o
sistema permaneça em equilíbrio?
R: A força peso P3 gera torque no sentido anti-horário com r = L1 e a força P1 agora gera
torque no sentido horário, com r = L2. Temos então
T3 = P3 L1
T1 = -P1L2
Substituindo no somatório
P3L1 - P1L2 = 0
Então: L1.m3.g - L2.m1.g = 0
L1.m3.g = L2.m1.g
L1.m3 = L2.m1
L1 = m1
L2 m3
Sabemos que L1 = 1,3 em m1 = 1,5 kg:
L2
1,3 = 1,5
m3
m3 =1,15 kg
7. EXPERIÊNCIA : LABORATÓRIO VIRTUAL
8. ANÁLISE DOS EXPERIMENTOS
a) A partir das observações, como podemos descrever um sistema em equilíbrio?
R: Sistema em equilíbrio, a alteração faz com que o sistema busque uma forma
de minimizar essa modificação e um novo equilíbrio é formado quando a velocidade
das reações direta e inversa se igualam e as concentrações das substâncias das
reações tornam-se novamente constantes.
b) Quais as condições para que um sistema permaneça em equilíbrio ?
R: Para que um sistema esteja em equilíbrio, é necessário que não haja
rotação, portanto, a soma dos torques que atuam sobre o sistema deve ser nula. No
simulador acima, é possível organizar o sistema de acordo com as massas dos
objetos e as distâncias até os eixos de rotação de modo que haja equilíbrio.
c) À medida que a massa do corpo na balança ou na régua aumenta, a distância em
relação ao eixo de rotação para manter o equilíbrio aumenta ou diminui ?
R: Cada moeda, pela maneira como estão posicionadas, provocam rotações na
régua em sentidos diferentes. Assim, quando temos um equilíbrio, dizemos que os
torques aplicados nos dois sentidos são iguais. Isso ocorre modificando o peso dos
objetos ou a distância deles ao eixo.
9. EXPERIMENTO PRÁTICO
(Lado direito da gangorra o dobro de moedas que o colocado no lado esquerdo.
Nesse caso, o dobro de moedas se encontra a metade da distância do centro da
régua que a distância das moedas do lado esquerdo ao centro da régua)
10. REFERÊNCIAS
[1] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física 1: Mecânica. Livros
Técnicos e Científicos, 1996, 330 p.
https://www.algetec.com.br