Experimento 1 - Equilíbrio em uma barra

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FUNDAÇÃO DE ASSISTÊNCIA E EDUCAÇÃO - FAESA 
FACULDADES INTEGRADAS ESPÍRITO-SANTENSES 
 
 
 
 
 
ANDRÉ LUIS MOURA CONCEIÇÃO 
ARTHUR CARLOS CALVI DE BONE 
LUCIANO SCHULTES PARANHOS 
 
 
 
 
 
 
EXPERIMENTO 1: EQUILÍBRIO EM UMA BARRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VITÓRIA 
2015 
1. INTRODUÇÃO 
Para que um corpo extenso esteja em equilíbrio é necessário que as duas 
condições a seguir sejam satisfeitas: 
 
1) Que resultante das forças que atuam sobre o corpo seja nula: ∑ �⃗ = 0 
(Eq. 1) 
2) Que resultante dos torques que atuam sobre o corpo seja nulo: ∑ �⃗ = 0 
(Eq. 2) 
 
2. OBJETIVO 
 
Ao final da prática, o aluno deverá ser capaz de: 
 Comprovar as condições de equilíbrio para um corpo extenso. 
 Distinguir o equilíbrio teórico do equilíbrio observado. 
 Identificar as fontes de erros. 
 Conhecer a função de cada componente que compõe a prática. 
 
3. EQUIPAMENTOS E INSTRUMENTOS DE MEDIDA 
 
 Pedestais, que servirão de suporte; 
 Um conjunto de massas de pesos diferentes e seus suportes; 
 Dinamômetros; 
 Uma régua graduada em centímetros. 
 
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
1) Verifique o “zero “do dinamômetro e, caso necessário execute a 
correção (veja a figura abaixo) ; 
 
 
 
2) Medir os pesos da régua (PR), peso P1, Peso P2; 
3) Monte o experimento conforme a figura abaixo; 
4) Faça a leitura nos dinamômetros para as forças D1 e D 2; 
5) Meça as distâncias ��,��,�� � �� 
 
 
5. COLETA DOS DADOS 
 
Resolução Dinamômetro: �� = 0,1 �, ∆� = 
��
�
= 0,05� 
Resolução Régua: �� = 0,1 ��, ∆� = 
��
�
= 0,05�� 
 
Tabela 1 - Coleta de Dados / Resultados 
 ���� (�) ��(�) ��(�) ��(�) ��(�) �� (��) �� (��) �� (��) 
Medida 0,32 1,29 1,63 1,67 1,71 50,00 6,00 40,05 
Incertez
a 
0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 
 
6. CÁLCULOS 
 
1) Calcule o somatório das forças que atuam sobre a barra, conforme Eq.1. 
 
� = � �� = �� + �� − �� − �� − �� = 1,67� + 1,71� − 1,29� − 1,63� − 0,32�
= 0,1����4� = 0,1� 
 
∆� = �(∆��)� + (∆��)� + (∆��)� + (∆��)� + (∆��)� =
 �(0,05)� + (0,05)� + (0,05)� + (0,05)� + (0,05)� = 0,1����1180� = 0,1� 
 
� = (0,1 ± 0,1)� 
 
2) Calcule o somatório dos torques que atuam sobre a barra, conforme 
Eq.2. 
 
a) Torque em ��: 
 
�� = −���� = −6,00.1,29 = −7,7����4�. �� = 7,7�. �� 
 
∆�� = ��� ��
∆��
�����
�
�
+ �
∆��
���
�
�
= ��� ��
0,05
6,00
�
�
+ �
0,05
1,29
�
�
= 0,3����068554�. ��
= 0,3�. �� 
�� = (−7,7 ± 0,3)�. �� 
b) Torque em ��: 
 
�� = −���� = −40,05.1,63 = −65,���� 2815�. �� = 65�. �� 
 
∆�� = ��� ��
∆��
�����
�
�
+ �
∆��
�����
�
�
= ��� ��
0,05
40,05
�
�
+ �
0,05
1,63
�
�
= 2,� 004�. �� = 2�. �� 
�� = (−65 ± 2)�. �� 
c) Torque em ��: 
 
�� = −���� = −25,00.0,32 = −8��. �� = −8�. �� 
 
∆�� = �������
∆��
������
�
�
+ �
∆��
�����
�
�
= �������
0,05
25,00
�
�
+ �
0,05
0,32
�
�
= 1,� 2500�. �� = 1�. �� 
�� = (−8 ± 1)�. �� 
d) Torque em ��: 
 
�� = ����� = 50,00.1,71 = 85
����,5�. �� = 86�. �� 
∆�� = �������
∆��
������
�
�
+ �
∆���
���
����
�
�
= �������
0,05
50,00
�
�
+ �
0,05
1,71
�
�
= 2,� 50146�. ��
= 3�. �� 
�� = (86 ± 3)�. �� 
 
Torque Total: 
 
� = �� + �� + �� + �� = 86 − 7,7 − 65 − 8 = 5�,3�. �� = 5�. �� 
 
∆� = �(∆��)� + (∆��)� + (∆��)� + (∆��)� = �(0,3)� + (2)� + (1)� + (3)�
= 3,� 7536�. �� = 4�. �� 
� = (6 ± 4)�. �� 
 
 
7. ANÁLISE DOS RESULTADOS 
 
Com a elaboração do experimento foi possível adquirir uma vasta quantidade 
de informações a respeito de equilíbrio de corpos em uma barra. Feito isso, 
vamos iniciar a análise das informações adquiridas. 
Na análise do corpo de prova a teoria que queremos validar são as 
seguintes: 
 ∑ �⃗ = 0 (Eq. 1) 
 ∑ �⃗ = 0 (Eq. 2) 
 
Comparando os resultados obtidos com os esperados, temos: 
a) ∑ �⃗ = 0 
Após realizado os cálculos para o somatório das forças no sistema, chegamos 
ao seguinte resultado: ∑ �⃗ = (0,1 ± 0,1)�. Se levarmos em consideração a 
incerteza encontrada, o valor calculado do somatório das forças no sistema 
está entre ∑ �⃗ = 0,0� e ∑ �⃗ = 0,2�, estando, assim, o resultado esperado 
dentro da margem que foi calculada. 
 
b) ∑ �⃗ = 0 
Após realizado os cálculos para o somatório dos torques no sistema, chegamos 
ao seguinte resultado: ∑ �⃗ = (6 ± 4)�. ��. Se levarmos em consideração a 
incerteza encontrada, o valor calculado do somatório dos torques no sistema 
está entre ∑ �⃗ = 10�. �� e ∑ �⃗ = 2�. ��, não estando o resultado esperado 
dentro da margem calculada. As possíveis causas para a discrepância nos 
resultados podem ser: 
 Erro na observação e coleta dos dados 
 Utilização de instrumentos com melhor precisão na coleta de dados, já 
que neste experimento foram utilizados dinamômetros com resolução de 
0,1N invés de dinamômetros com resolução de 0,02N, o que deixaria 
uma melhor precisão na coleta dos dados. 
 
Uma forma de melhorar o experimento seria deitar a régua para se ter um 
melhor apoio para o nível, e assim, ter maior precisão de que o sistema está 
nivelado. Mas para isso seria preciso suportes para movimentar os pesos em 
uma régua deitada, já que os disponíveis no laboratório só dão suporte para 
quando a régua está “em pé”. 
 
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
Halliday, D; Resnick, R; Walker, J. Fundamentos de Física, v.2: gravitação, 
ondas e termodinâmica, 8ª. Ed. Rio de janeiro: LTC, 2008. 
 
YOUNG Hugh D; FREEDMAN Roger A. Física I - Mecânica. 12ª ed. São Paulo: 
Addison Wesley, 2008. 
 
 
9. FOLHA DE DADOS 
 
Componentes do grupo: 
 André Luis Moura Conceição 
 Arthur Carlos Calvi de Bone (Monitor) 
 Luciano Schultes Paranhos