Relatório 7 - Física experimental 1 - Pedro Lucas Marinho Pereira

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE 
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - CCT 
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
 
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL I 
PROFESSOR: JOSÉ WAGNER 
 
 
 
 
ALUNO: PEDRO LUCAS MARINHO PEREIRA 
MATRÍCULA: 122110569 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO EXPERIMENTAL 
EXPERIÊNCIA Nº 7 – MOMENTO DE UMA FORÇA PERPENDICULAR 
AO VETOR POSIÇÃO 
 
 
 
 
 
CAMPINA GRANDE 
2024
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 2 
1.1. OBJETIVO GERAL ................................................................................................ 2 
2. PROCEDIMENTOS E ANÁLISES ................................................................................ 3 
2.1. MATERIAL UTILIZADO ...................................................................................... 3 
2.2. METODOLOGIA DO EXPERIMENTO ................................................................ 4 
3. TRATAMENTO DOS RESULTADOS .......................................................................... 5 
4. CONCLUSÃO ................................................................................................................. 7 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
O experimento de número 7, aconteceu no dia 10 de abril no bloco CD da UFCG 
(Universidade Federal de Campina Grande – Sede), às 14h, ministrada pelo professor José 
Wagner. 
1.1. OBJETIVO GERAL 
 
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. 
 
 
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2. PROCEDIMENTOS E ANÁLISES 
2.1. MATERIAL UTILIZADO 
 
● Armadores; 
● Corpo Básico; 
● Manivela; 
● Balança; 
● Conjunto de Massas Padronizadas; 
● Suporte para Suspensões Diversas; 
● Escala Milimetrada; 
● Cordão e Alfinete. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 - Materiais utilizados 
 
 
 
 
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2.2. METODOLOGIA DO EXPERIMENTO 
 
Inicialmente, foram registrados o peso da bandeja (PB) e os pesos dos pratos da 
balança (PP). Um cordão foi amarrado ao laço do cordão da balança e passado pelo 
gancho do suporte. A extremidade livre foi então amarrada ao eixo da manivela. Os 
pratos foram pendurados e o sistema foi calibrado (colocando pequenos contrapesos 
no prato mais leve até que a barra ficasse na horizontal). O peso da bandeja (PB) foi 
medido e anotado. 
 Um dos pratos da balança foi substituído pelo recipiente da bandeja e utilizado 
para determinar o peso do outro prato (aquele com um gancho e uma presilha). O 
resultado foi registrado e, em seguida, o gancho e a presilha foram removidos do 
prato. 
 As distâncias (r) de cada um dos pequenos orifícios na barra da balança até o seu 
ponto central foram medidas e registradas na tabela I. Este processo foi realizado no 
lado da barra que suporta a bandeja. 
Posteriormente, a bandeja foi substituída pelo prato retirado e este foi 
pendurado em cada um dos orifícios cujas posições já eram conhecidas. Para cada 
orifício, foram adicionadas massas padronizadas no prato manipulado, de modo a 
manter seu nivelamento na posição horizontal. À medida que a distância entre o prato 
e o centro da balança vai diminuindo, são necessários cada vez mais pesos adicionais 
para que se mantenha a barra em equilíbrio. O peso total do prato (Ptp) 
correspondente a cada distância foi registrado na Tabela 1, juntamente com a 
distância medida r. 
 
 
 
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3. TRATAMENTO DOS RESULTADOS 
 
Peso da bandeja: 
P.B = 6,959 gf 
 
Peso do prato: 
 PP = 24 + PB ⇒ PP = 30,959 gf 
 
r (cm) 29,5 25,8 22,1 18,4 14,7 11 7,1 3,5 
PTP (gf) 30,959 35,513 41,459 49,959 61,959 81,959 125,959 272,959 
 
Considerando que o peso total de um dos pratos (e seu ponto de aplicação) 
permaneceu constante em todos os passos do experimento, a capacidade de girar a barra 
não deveria ter sido alterada. Essa condição também se aplica ao outro prato, já que as duas 
capacidades, referidas como momentos das forças em relação ao ponto central da barra, são 
equivalentes. Com o intuito de determinar uma expressão para o momento (e quantificá-lo), 
foi desenhado um gráfico de r versus PTP em papel milimetrado (Anexo 1). 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2: Gráfico milimetrado Figura 3: Parâmetros da figura 2 
 
 
 
 
 
 
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Ao observarmos o gráfico, percebemos que a curva parece ser uma hipérbole e, 
então, a função é do tipo: 
 
r = M. F -n 
 
Onde F é o peso total do prato, PTP. 
Então para sabermos o parâmetro n, traçou-se um novo gráfico no labfit. 
 
 
 
 
 
 
Figura 4: Gráfico Dilog Figura 5: Parâmetros do gráfico Dilog 
 
O valor do expoente n é igual a -1,04, aproximando para o inteiro mais próximo, 
n=-1. 
 
r = M x F -n 
r = M x F -1 
r = M x 
1
𝐹
 
M = r x F 
Escolhendo um ponto qualquer no gráfico, podemos determinar o valor do momento 
M. 
 
M = 14 x 70 
M = 980 cm x gf 
 
 
 
 
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4. CONCLUSÃO 
 
Ao final desse estudo, podemos concluir que o momento M é uma grandeza vetorial, 
visto que para descrever o M, temos que saber a direção e o modelo da força aplicada. 
 
M = r x F 
 
O peso total dos pratos, F, pode ser escrito como: 
 
M = r x (m x a) 
M = r x m 
𝑑𝑉
𝑑𝑡
 
 
As unidades que a expressão da direção da força deve ter é: kg x m/s. 
 
Já que consideramos o momento da força como um produto vetorial de r por F, 
devemos considerar um ângulo α 
 
M = |r| x |F| 
M = |r| x |F| x senα 
 
α = 90° 
 
M = |F| x |r| 
 
Para manter o equilíbrio conforme o prato se deslocava em direção ao centro da 
balança, era preciso exercer uma força adicional utilizando as massas padronizadas. Do 
mesmo modo, as alavancas funcionam seguindo esse mesmo princípio, procurando ampliar 
a distância entre o ponto onde a força é aplicada e o ponto de apoio, o que reduz a força 
necessária para operá-las de forma semelhante. Ou seja, a vantagem mecânica é que quanto 
mais distante do furo central (centro de massa) estiver sendo aplicada força, esta força 
possuirá um módulo menor do que aquela mais próxima do orifício central. 
Calculando o erro percentual nós temos 
 
n= -1,04 
E(%) = 4% 
 
 
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Podemos confiar nos dados experimentais para achar o momento, porque o erro 
percentual no experimento deu abaixo do limite de 5 %. Alguns dos erros sistemáticos da 
experiência incluíram: a não consideração da força de atrito do ar e a imprecisão nas medidas 
obtidas. 
Por último vale ressaltar que a variável independente será F, e r será inversamente 
proporcional a F.