Relatório IV - TRAÇÃO EM CORDAS

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UNIVAG - CENTRO UNIVERSITÁRIO
GPA - CIÊNCIAS AGRARIAS, BIOLÓGICAS E ENGENHARIAS
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
LABORATÓRIO DE FÍSICA
DOCENTE: VALDIRENE VILANNI E GUSTAVO FARIAS
Tração em Cordas
Várzea Grande, 2015/2
UNIVAG - CENTRO UNIVERSITÁRIO
GPA - CIÊNCIAS AGRARIAS, BIOLÓGICAS E ENGENHARIAS
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
LABORATÓRIO DE FÍSICA
DOCENTE: VALDIRENE VILANNI E GUSTAVO FARIAS
Tração em Cordas
Relatório técnico-científico apresentado como instrumento avaliativo para composição da nota parcial da disciplina de laboratório de física.
Discentes: Adriely Negrine Azevedo;
 Caroline Gomes Desbessel;
 Juliana Falcão Mular;
 Lorena Moraes Campos Oliveira;
 Luiz Felipe Viana Silva e 
 Paula Letícia Nogueira Santos.
 (ENC 141 BM).
Várzea Grande, 2015/2
RESUMO
Força de tração é assim denominada quando temos forças sendo exercidas nos corpos por meio de fios. Quando se puxa objetos através de cordas, está na verdade transmitindo força ao longo dessa corda, cada pedaço sofre uma tração, que pode ser representado por forças iguais e contrárias que atuam na mesma, podendo medir força de tração de um corpo ou objeto igualando a tração com o peso, neste relatório será apresentado experimentos feito em laboratório para melhor entendimento.
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SUMÁRIO
5I. Introdução	�
9II. Objetivos	�
10II.1 – Objetivo Geral	�
10II.2 – Objetivos Específicos	�
11III. Experimental	�
12III.1 – Materiais e Métodos	�
12III.2 – Procedimento Experimental	�
13IV. Resultados e Discussões	�
17V. Considerações Finais	�
19VI. Referências Bibliográficas	�
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I. Introdução
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I.1 Dinâmica
Quando se fala em dinâmica de corpos, a imagem que vem à cabeça é a clássica e mitológica de Isaac Newton, lendo seu livro sob uma macieira. Repentinamente, uma maçã cai sobre a sua cabeça. Segundo consta, este foi o primeiro passo para o entendimento da gravidade, que atraia a maçã. Com o entendimento da gravidade, vieram o entendimento de Força, e as três Leis de Newton. Na cinemática, estuda-se o movimento sem compreender sua causa. Na dinâmica, estudamos a relação entre a força e movimento. 
Força: É uma interação entre dois corpos.
 
I.2 Leis de Newton
As leis de Newton constituem os três pilares fundamentais do que chamamos Mecânica Clássica, que justamente por isso também é conhecida por Mecânica Newtoniana.
 
I.2.1 1ª Lei de Newton - Princípio da Inércia
Quando estamos dentro de um carro, e este contorna uma curva, nosso corpo tende a permanecer com a mesma velocidade vetorial a que estava submetido antes da curva, isto dá a impressão que se está sendo "jogado" para o lado contrário à curva. Isso porque a velocidade vetorial é tangente a trajetória.
Quando estamos em um carro em movimento e este freia repentinamente, nos sentimos como se fôssemos atirados para frente, pois nosso corpo tende a continuar em movimento.
Estes e vários outros efeitos semelhantes são explicados pelo princípio da inércia, cujo enunciado é:"Um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento. “Então, conclui-se que um corpo só altera seu estado de inércia, se alguém, ou alguma coisa aplicar nele uma força resultante diferente se zero. [1]
 
I.2.2 2ª Lei de Newton - Princípio Fundamental da Dinâmica
Quando aplicamos uma mesma força em dois corpos de massas diferentes observamos que elas não produzem aceleração igual.
A 2ª lei de Newton diz que a Força é sempre diretamente proporcional ao produto da aceleração de um corpo pela sua massa, ou seja:
 [1]
 
I.2.2.1 Força de Tração
 
Dado um sistema onde um corpo é puxado por um fio ideal, ou seja, que seja inextensível, flexível e tem massa desprezível.
Podemos considerar que a força é aplicada no fio, que por sua vez, aplica uma força no corpo, a qual chamamos Força de Tração .
 
I.2.3 3ª Lei de Newton - Princípio da Ação e Reação
Quando uma pessoa empurra um caixa com uma força F, podemos dizer que esta é uma força de ação. Mas conforme a 3ª lei de Newton, sempre que isso ocorre, há uma outra força com módulo e direção iguais, e sentido oposto a força de ação, esta é chamada força de reação. [1]
Esta é o princípio da ação e reação, cujo enunciado é:
"As forças atuam sempre em pares, para toda força de ação, existe uma força de reação."
 
Em algum momento já vimos um carro rebocar outro fazendo uso de uma corda. Já vimos também, na construção de uma casa, por exemplo, o uso de cordas para elevar uma lata de massa, ou tijolos. Nesses dois exemplos vimos o uso de cordas para ligar dois objetos, sendo assim, nesses casos, vimos a aplicação de uma força sobre o outro. Uma corda ou fios são capazes, dentro de seus limites, de suportar forças de tração, isto é, elas resistem a esforços de tração.Quando puxamos um objeto através de uma corda, estamos na verdade transmitindo força ao longo dessa corda até a extremidade oposta. Podemos dizer que cada pedaço dessa corda sofre uma tração, que pode ser representado por um par de forças iguais e contrárias que atuam no sentido do alongar da corda. Denominamos de tração na corda o módulo dessas forças, que formam um par. [2]
 I.3 Forças de tração 
Em alguns casos, as forças são exercidas nos corpos por meio de fios. Na figura acima temos um desses casos. Dois blocos A e B, ligados por uma corda de massa mc, estão apoiados sobre uma superfície horizontal sem atrito, sendo puxados por uma força .
Observando a figura acima, vemos que em um determinado momento, fazemos o diagrama dos corpos separados. A força   puxa o bloco B, o qual puxa a corda exercendo a força  . A corda então puxa o bloco A, exercendo a força -  , e, pela Lei da Ação e Reação, o bloco A puxa a corda exercendo a força  .
Tração é uma força exercida por meio de um fio ou uma corda, desta maneira,   são as trações nos extremos da corda. Aplicando a Segunda Lei de Newton na corda, temos:
Observando essa última equação, vemos que, em geral,  . Porém, se a corda tiver massa desprezível, isto é,  , na equação teremos:
 [3]
Fizemos essas considerações porque, na maioria dos casos de que trataremos em que as forças são exercidas por fios, os cálculos ficam complicados quando o fio tem massa não desprezível. Para evitar tais complicações usaremos, em geral, um fio ideal: flexível, porém inextensível, isto é, que não estica, e de massa nula.
Pelo que vimos acima, num fio ideal, a tração tem a mesma intensidade nos dois extremos do fio. 
II. Objetivos
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II.1 – Objetivo Geral
Determinar a tração em cordas, utilizando o dinamômetro e a condição de equilíbrio de um corpo.
II.2 – Objetivos Específicos
Pesar cada esfera (prata, branca e dourada) no dinamômetro;
Colocá-las, uma por vez nos dinamômetros inclinados, e anotar os valores encontrados em cada um deles;
Verificar o ângulo em que se encontram as esferas;
Calcular a força de tração de cada dinamômetro em cada esfera.
III. Experimental
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III.1 – Materiais e Métodos
Pesos com gancho.
Tripés tipo estrela com manipulo.
Fixadores metálicos com manipulo.
Carretel de linha.
Dinamômetros.
Hastes macho e fêmea.
Transferidor.
III.2 – Procedimento Experimental
Após ter ajustado os dinamômetros para indicar zero quando colocado na posição do experimento (inclinados) e aferir a massa dos corpos de prova, foi montado o experimento. Foram indicadas as forcas que atuam no sistema, para que fosse feita a representação vetorial no sistema de coordenadas de duas dimensões (R elevado ao quadrado).
Anotadas as leituras indicadas nos dinamômetros, em seguida ocorreram à medição dos ângulos dos dois frascos, presos aos dinamômetros,
em relação a horizontal, onde houve comentários sobre a condição de equilíbrio. Utilizando a condição de equilíbrio, foram determinadas as tensões nas cordas e comparadas com os valores obtidos com os dinamômetros.
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IV. Resultados e Discussão
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Fórmulas Utilizadas:
Para Calcular o T1 e o T2:
ΣFx= T2*cosθ – T1*cosθ = 0 ΣFy= T2*senθ + T1*senθ - P= 0
Para Calcular o Erro:
E= (Tteórico- Texperimental / Tteótico) * 100%
Esfera 01 – Prata
ΣFx= T2*cos46° – T1*cos45° = 0ΣFy= T2*sen46° + T1*sen 45° - P= 0
 0,694 T2 – 0,707 T1 = 0 0,719 T2 + 0,707 T1 = P
 0,694 T2 = 0,707 T1 0,719*(1,018 T1) + 0,707 T1 = P
 T2 = 1,018 T1 0,731 T1 + 0,707 T1 = P
 T2 = 1,018 * 0,2781,438 T1 = 0,4
T2 = 0,283 NT1 = 0,278 N
ET1= (0,2 – 0,278 / 0,2) * 100% ET2= (0,24– 0,283 / 0,24) * 100%
ET1= 39%ET1= 17,91%
Esfera 02 – Branca 
ΣFx= T2*cos35° – T1*cos36° = 0ΣFy= T2*sen35° + T1*sen36° - P= 0
 0,819 T2 – 0,809T1 = 0 0,573 T2 + 0,587 T1 = P
 0,819 T2 = 0,809 T1 0,573*(0,987 T1) + 0,587 T1 = P
 T2 = 0,987 T1 0,565 T1 + 0,587 T1 = P
 T2 = 0.987 * 0,190 1,152 T1 = 0,22
T2 = 1,177 NT1 = 0,190N
ET1= (0,1 – 0,190 / 0,1)* 100% ET2= (1,12 – 1,177 / 1,12)* 100%
ET1= 9%ET2= 5,08%
Esfera 03 – Dourda
ΣFx= T2*cos52° – T1*cos53° = 0ΣFy= T2*sen52° + T1*sen53° - P= 0
 0,615 T2 – 0,601 T1 = 0 0,788 T2 + 0,798 T1 = P
 0,615 T2 = 0,601 T10,788*(0,977 T1) + 0,798 T1 = P
 T2 = 0,977 T10,769 T1 + 0,798 T1 = P
 T2 = 0,977 * 0,778 1,567 T1 = 1,22
T2 = 0,76 NT1 = 0,778 N
ET1= (0,72– 0,76 / 0,72) * 100% ET2= (0,70– 0,778 / 0,70) * 100%
ET1= 5,55%ET2= 11,14%
Com a observação dos três experimentos, de seus devidos cálculos e medidas, vê-se que a diferença obtida, dentro da margem de erro existente, da medida teórica e da experimental não foi diferente, então as medidas são coerentes.
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V. Considerações Finais
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Após as experiências realizadas e todos os resultados demonstrados, fica em evidencia como funciona a tração e os cálculos usados para encontrar a mesma. Desse modo, com a ajuda do dinamômetro, o qual auxilia para encontrar a massa de cada objeto, encontramos qual a tração em cada corda e com cada tipo de objeto diferente, em relação a inclinação (ângulo), dessas.
VI. Referências Bibliográficas
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[1] JUNIOR, Edson Sales. “DINAMICA”. Disponível em <http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/leisdenewton.php>. Acesso em 14 de outubro de 2015.
[2] SILVA, Domiciano Correa Marques Da. "A força de tração"; Brasil Escola. Disponível em <http://www.brasilescola.com/fisica/a-forca-tracao.htm>. Acesso em 14 de outubro de 2015.
[3] ALENCAR, Fabio Costa “tração". Disponível em <http://www.mundoeducacao.com/fisica/forcas-tracao.htm>. Acesso em 14 de outubro de 2015.
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