Relatorio - Fisica Mecanica

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ESTUDO EXPERIMENTAL DO EQUILÍBRIO ESTÁTICO 
PXXXX XXXXÉ PXXXO DE AXXXX 
Centro Universitário Uninter 
Pap – XXXXXX – CEP: 6XXXX - 000 – MXXXX xxxxxo – Pxxx - Brasil 
e-mail: pauloo.andree@icloud.com 
 
Resumo: Este relatório apresenta um estudo experimental sobre o 
equilíbrio estático utilizando a balança de pratos como ferramenta didática 
em Física Mecânica. O experimento envolveu a análise das condições que 
garantem o equilíbrio de um sistema, aplicando os princípios físicos de 
momento de força e alavanca. Foram realizados medições e cálculos para 
determinar as relações entre as massas e as distâncias dos objetos em 
cada prato da balança, a fim de manter o sistema em equilíbrio. Os 
resultados obtidos demonstram a aplicação prática dos conceitos teóricos 
estudados em sala de aula, destacando a importância da experimentação 
para a compreensão dos fenômenos físicos. 
 
Palavras-chaves: Equilíbrio Estático, Balança de Pratos, Física Mecânica, 
Momento de Força, Alavanca, Experimentação. 
INTRODUÇÃO 
A balança de pratos, um dispositivo histórico fundamental para medições de massa, 
é o foco deste experimento. Investiguei o equilíbrio estático nesse contexto, aplicando 
princípios como o da alavanca e o momento de força. O objetivo é compreender as 
condições para o equilíbrio na balança e sua relevância para a física prática. Ajustando 
as massas e as distâncias dos objetos nos pratos podemos analisar suas influências 
no equilíbrio. A investigação se justifica pela importância do equilíbrio estático na 
compreensão de fenômenos físicos e pela oportunidade de aplicar teoria na prática. 
Este trabalho visa elucidar o funcionamento da balança como ferramenta didática, 
destacando a aplicação dos conceitos teóricos em experimentos concretos. 
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
O equilíbrio estático de um corpo é alcançado quando as forças que atuam sobre ele 
se anulam e quando não há tendência para movimento. Esse conceito fundamental é 
descrito pelas Leis de Newton, especialmente pela primeira lei, que afirma que um 
objeto em equilíbrio permanece em repouso ou em movimento uniforme. “Equilíbrio é 
a condição em que a soma das forças atuando sobre um corpo é zero, resultando em 
uma aceleração nula” (Gaspar, 2004) 
 
Segundo Holzner, um objeto está em equilíbrio quando sua aceleração é zero e 
quando a soma total das forças atuando sobre ele também é zero. Ele afirma que o 
objeto não necessariamente precisa estar em repouso para estar em equilíbrio. 
Mesmo se estiver se movendo a uma velocidade considerável, como milhas por hora, 
ainda permanecerá em equilíbrio, desde que a força resultante sobre ele seja zero e 
não haja aceleração. 
 
No contexto da balança de pratos, o equilíbrio é alcançado quando os momentos de 
força em ambos os lados do ponto de apoio são iguais. Ou seja, a soma dos 
Paulo Ataide
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NOTA : 100
Paulo Ataide
Rectangle
 2 
momentos de força no lado esquerdo é igual à soma dos momentos de força no lado 
direito. Matematicamente, isso pode ser representado como: Momento de força do 
lado esquerdo = Momento de força do lado direito ( Força1 x Distância1 = Força2 x 
Distância2) 
 
Além dos princípios da alavanca e do momento de força, outro aspecto fundamental 
a ser considerado na análise do equilíbrio estático é a influência da gravidade. A 
gravidade é a força atrativa que atua entre dois corpos devido à sua massa e é descrita 
pela Lei da Gravitação Universal de Newton. Na Terra, a aceleração devida à 
gravidade é aproximadamente constante e tem um valor de cerca de 9,81 m/s². Esta 
aceleração influencia diretamente a força peso que um objeto exerce sobre um ponto 
de apoio. O peso de um objeto é dado pela massa do objeto multiplicada pela 
aceleração da gravidade: Peso = Massa x Aceleração da gravidade 
 
Um exemplo prático desse princípio é quando uma balança tem braços desiguais, 
onde 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. 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? 
 
Vejamos: 
 
(m) Massa ≄ (p) Peso 
m = quantidade de matéria e p = força gravitacional 
 
P= m . g 
 
P1 = m1. g 
P1 = (1,50). (9,81) = 14,7 N 
 
P2 = m2. g 
P2 = (1,95). (9,81) = 19,11 N 
 
Fazendo o uso da Criação de Equilíbrio: 
 
MR = 0 
+ M1 - M2 = 0 
M1=M2 
P1.L1= P2.L2 
(14,7). L1 = (19,11).(0,10) 
 
14,7.L1 = 1,911 
L1 = 1,911 / 14,7 
 
Então temos que L1 = 0,13 ou 13 cm 
 
 
 
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PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1 – LABORATÓRIO VIRTUAL 
Utilizando o software desenvolvido pela Algetec, realizamos um experimento com uma 
balança de prato único e quatro tipos distintos de objetos. Nosso objetivo principal consistia 
em explorar os princípios do equilíbrio e da força peso. À medida que posicionávamos os 
objetos na balança e ajustávamos os pesos para alcançar o equilíbrio, buscávamos alcançar 
três metas específicas: 
1. Determinar a força peso (P) suportada pelo contrapeso necessário para alcançar o 
equilíbrio da balança. 
2. Calcular a força peso (P) exercida pela massa posicionada sobre a balança. 
3. Identificar a massa (M) do corpo colocado sobre a balança, utilizando as informações 
obtidas durante o experimento. 
 
Etapas: 
 
1. Acessar o laboratório virtual, logo em seguida confira o peso do contrapeso da balança. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Colocar a primeira massa no prato da balança e realizar os ajustes necessários 
no contrapeso até alcançar o equilíbrio preciso. 
 
 
 
 
 
 
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3. Registrar cuidadosamente os valores obtidos durante este processo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 2 – KIT POLO 
Neste segundo experimento, empregamos um conjunto de materiais de física 
mecânica, incluindo fixadores magnéticos, dinamômetros e massas aferidas. Nosso 
objetivo era investigar as forças peso e os momentos de rotação em um sistema físico. 
Para alcançar este objetivo, delineamos as seguintes ações: 
 
1. Determinar a força peso (P1) que age sobre a massa m1 quando suspensa no 
sistema. 
2. Calcular a força peso (P2) exercida sobre a massa m2 também suspensa no 
sistema. 
3. Analisar e calcular o momento de rotação gerado pelas forças peso P1 e P2, 
considerando suas respectivas distâncias de aplicação. 
 
Etapas: 
 
1. Montagem do painel magnético. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2. Ajustar o travessão no fixador magnético e medir o peso do travessão com 
ajuda do dinamômetro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Posicionar as massas no travessão e realizar as devidas observações, 
registrando suas medidas. Em seguida, repetir o procedimento com diferentes 
massas para uma nova análise. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE E RESULTADOS 
 
É hora de examinar os resultados obtidos, tanto no primeiro experimento quanto no 
segundo. 
 
Experimento 1 – Laboratório Virtual 
 
m(contrapeso) = 500 g = 0,5 kg 
d(contrapeso) = 10,2 cm = 0,102 m 
d(massa) = 14,5 cm = 0,145 m 
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1º passo - Calculando a força peso P(contrapeso): PContrapeso = mContrapeso . 
g 
 
P(contrapeso) = 0,500 x 9,81 = 4,9 N 
 
2º passo - Calculando a força peso P (massa) da massa posicionada na 
balança: Pmassa . dmassa=Pcontrapeso . dcontrapeso 
Pmassa . (0,145) = (4,9).(0,102) 
0,145 . Pmassa = 0,503 
Massa = 0,503/0,145 
Pmassa = 3,450 N 
 
3º passo - Calculando a massa do corpo posicionado sobre a balança: PMassa 
= mmassa . g 
3,450 = Mmassa . 9,81 
Mmassa = 3,450/9,81 
Mmassa = 0,351 kg ou 351 g 
 
4º passo - Determinar o momento de rotação decorrente da força peso 
Pcontrapeso e da força peso Pmassa: 
Mcontrapeso = Pcontrapeso . dcontrapeso 
Mcontrapeso = 4,905 . 0,102 
Mcontrapeso = 0,5003 
 
Mmassa = Pmassa . dmassa 
Mmassa = 3,450 . 0,145 
Mmassa = 0,5002 
 
Por fim, calcular o momento de rotação resultante: 
MR = +Mmassa- Mcontrapeso 
MR = 0 
 
Após esse procedimento realizei mais dois testes com corpos de prova de massas 
diferentes, e cheguei a tais valores descritos na tabela abaixo: 
 
 
Experimento 
Mcontrapeso 
(kg) 
Pcontrapeso 
(N) 
Dcontrapeso 
(m) 
mcontrapeso 
(N.m) 
Mmassa 
(kg) 
Pmassa 
(N) 
dmassa 
(m) 
Mmassa 
(N.m) 
1 0,500 4,905 0,102 0,5003 0,351 3,450 0,145 0,5003 
2 0,500 4,905 0,087 0,4267 0,299 2,937 0,145 0,4258 
3 0,500 4,905 0,079 0,3874 0,271 2,668 0,145 0,3868 
 
Experimento 2 – Kit Polo 
 
 
1 º passo - Verificar o peso da régua usada como travessão com um 
dinamômetro de 5,0 N: foi verificado um peso de 0,300 N 
 
2 º passo - Registrar as massas suspensas no travessão: m₁ = 50 g ou 0,050 kg 
e m₂ = 100 g ou 0,100 kg 
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3 º passo - Registrar a distância d₁ medida da posição da massa suspensa m₁ 
e o eixo de rotação e a distância d₂ medida da posição da massa suspensa m₂ 
e o eixo de rotação: d₁ = 20 cm ou 0,200 m e d₂ = 10 cm ou 0,100 m 
 
4 º passo - Calcular a força peso P₁ e P₂ que atua sobre a massa m₁ e m₂ 
suspensa, adotando a aceleração da gravidade como g = 9,81 m/s²: 
 
P₁ = m₁ . g 
P₁ = 0,05 . 9,81 
P₁ = 0,490 N 
 
P₂ = m₂ . g 
P₂ = 0,100 . 9,81 
P₂ = 0,981 N 
 
5 º passo - Calcular o momento de rotação decorrente da força peso P₁ e da 
força P₂: 
 
M₁ = P₁ . d₁ 
M₁ = 0,490 . 0,2 
M₁ = 0,098 Nm + 
 
M₂ = P₂ . d₂ 
M₂ = 0,981 . 0,100 
M₂ = 0,098 Nm - 
 
Por fim, calcular o momento de rotação resultante: 
MR = +Mmassa - Mcontrapeso 
MR = 0 
 
Após esse procedimento realizei mais dois testes com massas diferentes e distâncias 
diferentes, e cheguei a tais valores descritos na tabela abaixo: 
 
 
Experimento 
m₁ 
(kg) 
P₁ 
(N) 
d₁ 
(m) 
M₁ 
(N.m) 
m₂ 
(kg) 
P₂ 
(N) 
d₂ 
(m) 
M₁ 
(N.m) 
1 0,050 0,490 0,200 0,098 0,100 0,981 0,100 0,098 
2 0,100 0,981 0,100 0,098 0,050 0,490 0,200 0,098 
3 0,100 0,981 0,200 0,196 0,100 0,981 0,200 0,196 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCLUSÃO 
Os experimentos realizados com a balança de pratos permitiram uma compreensão 
aprofundada de conceitos fundamentais da Física Mecânica, como força peso, 
equilíbrio e momento de rotação. No primeiro experimento, utilizando o software da 
Algetec, foi possível observar como diferentes massas influenciam o equilíbrio da 
balança e como a força peso pode ser calculada de forma precisa. A determinação 
das forças peso sofridas pelo contrapeso e pela massa posicionada na balança, assim 
como a identificação da massa dos objetos, demonstrou a importância do equilíbrio 
estático e a precisão necessária nos ajustes dos contrapesos. 
No segundo experimento, com o kit de física mecânica, analisamos as forças peso 
atuando sobre massas suspensas e os momentos de rotação resultantes. Este 
procedimento revelou a relação entre a força aplicada e a distância do ponto de 
rotação, proporcionando uma visão prática dos princípios de torque e equilíbrio 
rotacional. 
Os resultados obtidos em ambos os experimentos corroboram as teorias estudadas, 
demonstrando que o equilíbrio de forças e momentos é essencial para a estabilidade 
dos sistemas físicos. A precisão na medição e no ajuste das massas foi crucial para 
alcançar resultados consistentes e confiáveis. Assim, estes experimentos não apenas 
reforçaram os conceitos teóricos, mas também destacaram a importância da prática 
experimental na compreensão da Física Mecânica. 
REFERÊNCIAS 
 
Gaspar, A. (2004). Física Geral e Experimental: Mecânica (Vol. 1). Editora 
Nacional. 
 
Martins, R. C. S., & Guerra, E. S. (2013). Fundamentos de Física: Mecânica. 
Editora LTC. 
 
Holzner S. Física Para Leigos: Edição I : Alta Books, 2019.