Relatorio 08 - Fisica experimetal I -Movimento de uma força perpendicular ao vetor posição - Lenimar (1)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE - UFCG
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - CCT
UNIVERSIDADE ACADÊMICA DE FÍSICA - UAF
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL I
EXPERIMENTO 08: Movimento de uma força perpendicular ao vetor posição
Lenimar de Andrade Oliveira Junior (119210662)
Professor: Alexandre Gama
Campina Grande - PB
Setembro de 2021
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Sumário
LISTA DE TABELAS……………….……………………………………………………….. 3
LISTA DE FIGURAS………………………………………………………………………... 4
1. INTRODUÇÃO…………………………………………………………………………… 5
2. OBJETIVOS………………………………………………………………………………. 6
2.1. Objetivo Geral………………………………………………………………………... 6
2.2. Objetivos Específicos…………………………………………………………………. 6
3. MATERIAIS UTILIZADOS E IMAGENS……………………………………………..… 6
4. PROCEDIMENTOS E ANÁLISES……………………………..………………………… 6
5. CONCLUSÃO…………………………………………………………………………….. 8
BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………………... 9
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Valores de cada r respectivo ao P…………..…………………………................ 7
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LISTA DE IMAGENS
Figura 1 - Força aplicada nas extremidades da porta …………...……………………...…… 5
Figura 2 - Montagem utilizada no experimento ……..…………………..………………..… 6
Figura 3 - Gráfico r versus P……………………….…………...…………………………... 7
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1. INTRODUÇÃO
O torque ou momento é uma grandeza vetorial e, por isto, possui módulo, direção e
sentido. Quando vai fechar uma porta (figura 1), experimente fechá-la, empurrando-a no
centro da porta e depois, aplicando a mesma força, empurre a porta na extremidade.
Comprova-se que a porta é fechada mais facilmente quando é aplicada a força na extremidade
da porta. Observe que o braço de alavanca em (a) é menor que em (b).
Figura 1 - Força aplicada nas extremidades da porta
Estas situações estão associadas à eficácia de uma força produzir rotação que é
relacionada à grandeza física denominada torque ou momento de uma força.
Notação: M → momento ou torque de uma força
Analiticamente o momento ou torque de uma força é o produto da força (F) pelo braço de
alavanca (L).
Expressão: M =FL
Unidade de medida de momento - SI
U (M) = U (F) U(L) = 1 newton metro (1 Nm)
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2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo geral
Este experimento trata-se do momento de uma força perpendicular ao vetor posição e
visa definir experimentalmente como é dado 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.
2.2. Objetivos Específicos
- Apresentar o gráfico da função utilizando o programa LAB Fit.
- Determinar o erro percentual presente no experimento.
3. MATERIAIS UTILIZADOS E IMAGENS
Segue uma lista do material utilizado para a realização deste experimento: Balança de
dois pratos (para colocar os pesos), Massas Padronizadas, Suporte para Suspensão, Escala
Milimetrada e Cordão.
Figura 2 - Montagem utilizada no experimento
4. PROCEDIMENTOS E ANÁLISES
O experimento foi feito seguindo tais orientações: mediu-se o peso P, dos pratos da
balança de dois pratos, Os resultados escolhidos foram = 30,5 gf para cada um dos pratos.𝑃
𝑝
Em seguida, o prato da esquerda foi mantido na mesma posição do experimento inteiro, e o
prato da direita foi pendurado em cada um dos orifícios fornecidos à direita do centro da
barra balança. Para manter a barra da balança equilibrada na direção horizontal, pesos
adicionais foram fornecidos no prato da direita, com o peso total .𝑃
𝑡𝑝
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Logo, foi medido para cada posição o peso correspondente total do prato da direita,
(peso do prato somado aos pesos adicionais), anotado abaixo (tabela 1).𝑃
𝑡𝑝
Em seguida, a tabela na qual foi anotado para toda posição r registrada o seu peso
total correspondente.
Tabela 1 - Valores de cada r respectivo ao P
1 2 3 4 5
r (cm) 21,0 16,5 12,0 7,5 3,0
P
𝑡𝑝
(𝑔𝑓) 30,5 38,5 54,3 84,2 214,8
Com os dados coletados, foi feito um gráfico no programa LabFit referente a distância
r (cm) versus a força (ef). A partir de uma inspeção visual do gráfico, pode-se notar que a𝑃
𝑡𝑝
curva é uma hipérbole, então, a função é do tipo r = , onde F é o peso total do prato, .𝑀𝐹𝑛 𝑃
𝑡𝑝
Figura 3 - Gráfico r versus P
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Com o gráfico pronto, foi possível determinar o valor de n:
n= - 0,9972
Arredondando o valor de n para um número inteiro, é obtido n = -1,00. Dại podemos
determinar valor de M. Logo, M=633,5
5. CONCLUSÃO
No experimento acima realizado foi possível encontrar diversos tópicos para discussão,
sendo eles:
O momento de uma força é uma grandeza vetorial, já que para descrevê-la é necessário
informar, além da sua intensidade, sua direção e seu sentido.
As unidades adequadas para o momento de força são: no M.K.S, e gf.cm no𝑁 × 𝑚 
C.G.S.
A expressão obtida anteriormente para o momento, pressupunha que r era perpendicular
a F Porém, com o experimento realizado, pode-se estender tal expressão para um ângulo
qualquer (entre r e F), dada por M = r. F. sen .θ θ
O princípio da alavanca consiste em que a força exercida é inversamente proporcional ao
braço de alavanca (l), que é a distância perpendicular entre linha de ação da força e o eixo de
rotação, assim, e .𝑙 = 𝑟 × 𝑠𝑒𝑛 θ 𝑀 = 𝑙 × 𝐹
O erro percentual cometido no experimento ao se expressar n como um número inteiro
é mostrado através do cálculo abaixo:
𝐸% =
𝑉
𝑒𝑥𝑝
−𝑉
𝑣| |
𝑉
𝑣
( ) × 100%
𝐸% = (−0,9972)−(−1,0)| |−1,0( ) × 100%
𝐸% = 0, 28%
Como o erro determinado no arredondamento de n é muito pequeno, ele pode ser
considerado como erro experimental na determinação da expressão para o momento.
Na realização do experimento, foi possível constatar erros sistemáticos como a
imprecisão da balança e a presença de vento dentro do laboratório.
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Do ponto de vista conceitual, a variável dependente é a força F, que é manipulada
pela variável independente r.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
TIMONER, A.; MAJORANA, F. S.; HAZOFF, W. Manual de Laboratório de Fisica:
Mecânica, Calor e Acústica. São Paulo: Edgard Blücher Ltda., 1973.