Trabalho Física Mecanica

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Equilíbrio e Rotação 
Paulo Biazi 
Centro Universitário Uninter 
Polo Uninter Chapecó-Rua Guaporé. – CEP 89801-100 – Chapecó– Santa Catarina - Brasil 
E-mail:biazipaulo@gmail.com 
 
Resumo: O trabalho atual inclui experimentos físicos que estão 
diretamente relacionados à estática e ao equilíbrio de um sistema. Um 
sistema de balança de pratos foi usado para demonstrar os efeitos físicos 
da estática e para ilustrar as forças e torques envolvidos no equilíbrio e 
rotação do sistema. 
 
Palavras-chaves:Torque;Rotação;Equilíbrio 
INTRODUÇÃO 
O estudo está focado em entender como os corpos se comportam em estado de 
equilíbrio, sendo este fenômeno ligado ao equilíbrio e rotação dos sistemas 
utilizados no experimento. 
Os mais diversos campos da física e da engenharia são todos aplicados na pesquisa 
estática. O estudo de como corpos e forças se comportam, bem como as conclusões 
sobre o equilíbrio de forças, são frequentemente utilizados no setor civil, incluindo 
manufatura entre outros. 
Assim, o objetivo deste experimento é observar o equilíbrio do sistema enquanto ele 
está em estado de equilíbrio e analisar as forças físicas que reagem a ele. 
 
Assim, os experimentos e análises são divididos em três partes. 
 
-Teoria sobre equilíbrio estático; 
-Experimento no laboratório virtual; 
-Experimento prático; 
 
Os dados serão coletados durante a execução dos experimentos, analisados 
posteriormente, na conclusão será descrito os fenômenos físicos identificados nos 
experimentos. 
 
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
Equilíbrio e rotação 
 
Duas condições de equilíbrio resultantes da Primeira Lei do Movimento de Newton 
são necessárias para que um corpo rígido esteja em equilíbrio: equilíbrio rotacional e 
equilíbrio translacional. 
 
1º Condição- Equilíbrio de translação: Quando um corpo está em equilíbrio de 
translação (repouso ou movimento uniforme), as forças que atuam sobre o corpo 
não têm efeito. 
 
 R= 0 OU Σ Fx=0 e Σ Fy=0 
 
 
 
 2º Condição- Equilíbrio de rotação: Quando um corpo está em equilíbrio de rotação 
(em repouso ou rotação uniforme), a consequência dos momentos ou torques das 
forças aplicadas é zero. 
 
 Σ M= 0 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Parte 1 – Analise Teórica 
1) Descreva e explique quais são as condições que possibilitam um corpo estar em 
equilíbrio? 
Resposta: É necessário que a soma das forças e a soma dos torques que atuam em 
um determinado sistema seja zero para que um corpo esteja em equilíbrio 
 
2) Explique os princípios físicos envolvidos nos estudos sobre Equilíbrio Estático 
que descrevem o funcionamento de uma balança de pratos. 
Resposta: No caso estudado, a balança de pratos é um corpo rígido formado por 
uma escora vertical, um eixo horizontal fixado a uma base, e posicionado no meio da 
escora vertical. A escora horizontal é livre para girar se for aplicada uma força ou 
torque que faça com que a escora horizontal se desvie de seu equilíbrio, pois o eixo 
fixo e as escoras estão conectadas por um vulcro giratório. Para que a balança 
permaneça em equilíbrio após a adição de dois corpos, com um corpo na 
extremidade da casa da escora horizontal, é essencial que a força e o torque sejam 
zero. 
 
 P1.d1= P2.d2 
 
 
 
 Estando a barra em equilíbrio, a soma algébrica dos momentos é zero (2º condição 
de equilíbrio) 
 
 
 
 Sabemos que as forças são inversamente correlacionadas ao tamanho do braço de 
cada alavanca; ou seja, quanto maior a escora da alavanca, menos força é aplicada, 
e vice-versa. Calculando a força de reação do suporte ao aplicar a primeira condição 
de equilíbrio 
 
 
 
 
 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? 
 
F1 L1- F2 L2= 0 
F1 L1= F2 L2 
F1/F2= L2/ L1 
ΣFy= R- F1 – F2=0 
R=F1 +F2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resposta= A distancia entre o bloco de 1,5 kg e o eixo de rotação é de 13 cm. 
 
Parte 2- Laboratório Virtual 
 
Experimento 1= Distâncias entre o centro do corpo e o pivô da balança e entre o peso 
da oposição e o pivô. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Experimento 2= Distâncias entre o centro do corpo e o pivô da balança e entre o peso da 
oposição e o pivô. 
Resolução 
M=F.d 
M1= M2 
F1.L1=F2.L2 
1,5.L1=1,95.10 
L1=19,5/1,5 
L1=13 CM 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Parte 3 – Experimento Prático. 
 
 
 
 
 
 
 
 
1º Experimento pratico. 
 
 
 Materiais: 
• Régua rígida 
• Moedas de 5 centavos, 10 centavos, 25 centavos e de 50 centavos 
• Massa de modelar 
• Lápis 
 
 
 
 
 
 
2º Experimento pratico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Analises e Resultados 
 
A observação dos experimentos em laboratórios reais e virtuais permitiu a geração 
de dados físicos- matemáticos que explicam o comportamento de um sistema de 
equilíbrio (estático). 
 
Abaixo as tabelas resultantes dos dois experimentos: 
 
Tabela 1:Dados extraídos do experimento prático. 
 
Mmoeda 
(Kg) 
Dmoeda 
(M) 
Pmoeda 
(N) 
Mbloco 
(kg) 
Dbloco 
(M) 
Pbloco (N) 
0,005 0,061 0,0490 0,00534 0,067 0,524 
0,008 6.10^-2 0,078 0,003 14.10^-2 0,03 
0,008 14.10^-2 0,078 0,012 9.10^-2 0,12 
 
 
 
Tabela 2: Dados extraídos do experimento com a balança de prato. 
 
Mcontrapeso 
 (Kg) 
Dcontraopeso 
 (M) 
Pcontrapeso 
 (N) 
Mmassa 
 (KG) 
Dmassa 
 (M) 
Pmassa 
 (N) 
0,5 7,9. 10^-2 4,9 0,271 14,5.10^-2 2,66 
 
0,5 
10.2.10^-2 4,9 0,350 14,5.10^-2 3,44 
0,5 8,7.10^-2 4,9 0,299 14,5.10^-2 2,94 
 
Os seguintes cálculos matemáticos foram usados para extrair os dados. 
 
Cálculo da força P, que atua sobre o contra peso 
Pcontrapeso=Mcontrapeso.g 
 
Cálculo da massa do corpo 
Pcorpo= Mcorpo.g 
 
Cálculo da força P, que atua sobre o corpo. 
Pcontrapeso=Pcontrapeso.dcontrapeso 
 
Convensão de massas de grama para quilograma 
1 Kg= 1.000g, logo 1g=0,001kg 
 
 
 
 
CONCLUSÃO 
 
Podemos inferir dos dados acima que um sistema em equilíbrio é constituído pela 
condição resultante das forças e a soma dos momentos dessas forças, que será 
zero. 
Podemos ver que à medida que a massa do corpo aumenta a distância do centro 
de rotação também deve aumentar para manter o equilíbrio. 
O trabalho contribuiu para uma aprendizagem significativa do conteúdo de Física 
Mecânica, dando ênfase em conteúdos de grande relevância para construção do 
conhecimento. 
REFERÊNCIAS 
 
SILVA, H. M. OTTO. Mecânica Básica. Ed. 1º. Editora Intersaberes, 2016. 
YOUNG, D. HUGH; FREEDMAN, A. ROGER. Física 1. ED. 14º . Editora