Momento de uma Força Perpendicular ao Vetor Posição

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA 
UNIDADE ACADÊMICA DE FÍSICA
AULAS DE FÍSICA EXPERIMENTAL I
Campina Grande, PB
PROFESSORES: ALEXANDRE JOSÉ DE ALMEIDA GAMA
 CLEIDE MARIA DINIZ PEREIRA DA SILVA (Autora)
 JOSSYL AMORIM RIBEIRO DE SOUSA (Coordenador)
 WILTON PEREIRA DA SILVA
AULAS DE FÍSICA EXPERIMENTAL I
2
 EXPERIMENTO
EXP. 42 – MOMENTO DE UMA FORÇA PERPENDICULAR AO VETOR POSIÇÃO
42 - MOMENTO DE UMA FORÇA PERPENDICULAR AO VETOR POSIÇÃO
OBJETIVOS
Determinar a expressão que quantifica a capacidade que tem uma força de girar um corpo em relação 
a um ponto, no caso em que o vetor posição do seu ponto de aplicação é perpendicular à sua direção.
MATERIAL
Balança de dois pratos, Massas Padronizadas, Suporte para Suspensão, Escala Milimetrada e Cordão.
MONTAGEM ORIGINAL
1) Seu professor mediu, para você, o peso dos pratos da balança de dois pratos como este mostrado abaixo:
PROCEDIMENTOS
42 - MOMENTO DE UMA FORÇA PERPENDICULAR AO VETOR POSIÇÃO
Os resultados obtidos foram = 30,5 gf para cada um dos pratos.
2) Na figura abaixo, o prato da esquerda, foi mantido na mesma posição o experimento inteiro, e o prato da direita foi 
 pendurado em cada um dos orifícios localizados à direita do centro da barra balança. Para manter a barra da balança 
 equilibrada na direção horizontal, pesos adicionais foram colocados no prato da direita, com o peso total mostrado.
Clique na tela para ver a animação no próximo slide.
Ponto fixo de suspensão
PROCEDIMENTOS
42 - MOMENTO DE UMA FORÇA PERPENDICULAR AO VETOR POSIÇÃO
3) Observe, na animação abaixo, a sequência dos procedimentos experimentais, e como os pesos adicionais no prato 
 da direita vão aumentando à medida em que a sua posição r vai diminuindo. Seu professor mediu para você cada 
 posição r e o correspondente peso total do prato da direita, (peso do prato somado aos pesos adicionais). 
 A Tabela I, abaixo, foi então obtida. 
Copie esta tabela no seu caderno
Ponto fixo de suspensão
RELATÓRIO
Veja, a seguir, um modelo para o seu relatório.
INTRODUÇÃO
Escreva o objetivo da experiência e relacione o material utilizado na sua realização. Esquematize a montagem utilizada.
PROCEDIMENTOS E ANÁLISES
Descreva detalhadamente os seus procedimentos experimentais, de tal forma que a experiência possa ser repetida em condições idênticas às que você (ou o seu professor) realizou.
Escreva os dados coletados.
Como o peso total de um dos pratos (e o seu ponto de aplicação) permaneceu constante em todos os passos do experimento, a sua capacidade de girar a barra não deve ter sido alterada. Isso também se aplica ao outro prato 
já que as duas capacidades, chamadas de momento da força em relação ao ponto central da barra, se equivalem. 
Com o objetivo de determinar uma expressão para o momento (e quantificá-lo), trace, em papel milimetrado, o 
gráfico de r versus Seria muito mais eficiente usar o LAB Fit e informar os pontos, que o esboço do gráfico já é observado.
42 - MOMENTO DE UMA FORÇA PERPENDICULAR AO VETOR POSIÇÃO
PROCEDIMENTOS E ANÁLISES (Cont.)
Uma inspeção visual do gráfico deve mostrar que a curva parece ser uma hipérbole e, então, a função é do tipo
onde F é o peso total do prato, . Então, para determinar o parâmetro n (e M), trace um novo gráfico de r versus F em
papel dilog. Se você optou pelo uso do LAB Fit, é só ajustar a função de número 10 da biblioteca aos dados informados:
,
Observe que a constante M indica a proximidade da curva aos eixos coordenados e deve ser interpretada como o momento da força F (em relação ao ponto em torno do qual a barra giraria). Assim, a expressão obtida para M deve ser a fórmula do momento para a situação em estudo, isto é, r perpendicular a F. Escreva a expressão para 
M, arredondando o expoente n para um valor inteiro.
42 - MOMENTO DE UMA FORÇA PERPENDICULAR AO VETOR POSIÇÃO
A partir de um ponto qualquer do gráfico linearizado, determine o valor do momento M. Por que o valor obtido pode ser um pouco diferente do valor obtido por ajuste?
CONCLUSÕES
Quais são as razões pelas quais se pode concluir que o momento de uma força é uma grandeza vetorial?
, com y ≡ r, A ≡ M, x ≡ F e B ≡ -n. 
42 - MOMENTO DE UMA FORÇA PERPENDICULAR AO VETOR POSIÇÃO
CONCLUSÕES (Cont.)
A expressão obtida para o momento pressupõe que r seja perpendicular a F. A partir desse experimento, pode-se estender tal expressão para um ângulo (entre r e F) qualquer? Comente.
A partir das observações experimentais e dos resultados obtidos, discuta o princípio da alavanca (vantagem mecânica).
Calcule o erro percentual cometido ao se expressar n como um número inteiro.
Discuta se o erro percentual determinado no arredondamento de n pode ser considerado como o erro experimental na determinação da expressão para o momento.
Do ponto de vista conceitual, responda: entre r e F, quem é a variável dependente e quem é a independente? 
Justifique.
Comentários e sugestões.
A partir da expressão obtida para M, escreva quais devem ser as unidades adequadas para o momento de uma força
 Link p/ upload do PDF com o relatório
 (até segunda-feira, dia 06/09, meio dia)
https://forms.gle/gNugoPZz4PAEdr8r7
42 - MOMENTO DE UMA FORÇA PERPENDICULAR AO VETOR POSIÇÃO
CONCLUSÕES (Cont.)