Artigo forças Mecanicas

Prévia do material em texto

PREPARAÇÃO DE EXPERIMENTOS PARA DEMONSTRAÇÃO DE 
TORQUES, E QUANTIDADE DE MOVIMENTO E IMPULSU 
ATRAVES DOS PRINCÍPIOS DE NEWTON 
 
 
 
Andreia Pereira – deinhafernades@hotmail.com 
Universidade Federal do Pará 
Rua Abaetetuba N° 05 
68464-000– Tucuruí - Pará 
Talita Nascimento – talita_aninem@hotmail.com 
Universidade Federal do Pará 
Avenida FG Quadra 29 N° 27 
68458-590 – Tucuruí - Pará 
Renato Sousa da Silva – renatosstuc@gmail.com 
Universidade Federal do Pará 
Rua Abaetetuba N° 07 
68464-000– Tucuruí – Pará 
Wando Valente – vandovalente@yahoo.com.br 
Universidade Federal do Pará 
Rua Kleber Beliche N° 80 
68458-590 – Tucuruí – Pará 
 
 
 
 
Resumo: O presente artigo tem por finalidade demonstrar alguns princípios de forças 
mecânicas bem como suas características e princípios. Aqui serão abordados os princípios 
de Newton sobre quantidade de movimento e inércia dando uma ênfase maior a segunda lei 
de Newton e também sobre torque e suas características. E de como ambos fenômenos são 
atuantes na vida diária da sociedade. 
 
 
Palavras chaves: Forças Mecânicas, Torque, Princípios de Newton, Quantidade de 
Movimento, Inércia. 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 As primeiras questões sobre fenômenos mecânicos surgiram nas civilizações antigas, em 
virtude da necessidade que esses povos tinham de máquinas que os liberassem de certos 
esforços e que aumentassem a potência dos recursos de que dispunham. Ações que 
executamos no cotidiano, como abrir uma porta, trocar o pneu de um carro utilizando uma 
“chave de rodas”, dentre outras circunstâncias, exigirá de nós menor quantidade de força se o 
braço de alavanca for aumentado. Outro exemplo onde a força mecânica é atuante seria sobre 
a quantidade de movimento de um corpo e inércia, a mudança de movimento é proporcional 
a força motora imprimida, e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força foi 
impressa. 
 
 
 
 
2 ALICATE (TORQUE) 
A grandeza física associada ao movimento de rotação de um determinado corpo em razão 
da ação de uma força é denominada torque, ou seja, o torque é definido como o produto da 
força F aplicada em relação a um determinado ponto (pólo) pela distância que separa o ponto 
de aplicação dessa força ao ponto (pólo). 
2.1 Materiais utilizados 
Um alicate; 
Dois clipes; 
Dois canos PVC. 
2.2 Procedimentos 
Os dois clipes foram colocados entre as duas extremidades do alicate com menor 
distancia do eixo de dobradiça e foram pressionados manualmente pelos cabos do alicate. 
Foram postos os dois canos PVC acoplados nos cabos do alicate e novamente os dois 
clipes foram pressionados manualmente pelas extremidades dos canos PVC. 
Em seguida foram retirados os dois clipes para análise de suas respectivas deformações. 
2.3 Resultados e discussões 
O alicate é uma ferramenta que utiliza o torque para facilitar trabalhos. Ele amplia a força 
exercida no cabo e a aplica pela pinça numa peça qualquer. Na figura 1, pode se ver a força 
f1 transformada na força F2. 
 
Figura 1 Exemplificação de torque 
 
A força f1 interage com a distância D1 produzindo torque no alicate. A mesma 
quantidade de torque aparece do outro lado da ferramenta, mas este outro torque é dado pelo 
produto da força F2 pela distância d2. Como a distância do ponto de aplicação da força f1 ao 
eixo de rotação (D1) é muito maior que d2, a força F2 deve ser muito maior que a força f1 
para que as quantidades de torque sejam iguais nos dois lados do alicate. 
 
 
 
Desta forma quanto menor for d2, maior será a ampliação de f1 (F2); ou quanto maior for 
D1 maior também será a ampliação de f1 (F2). De fato, a força F2 será múltipla da razão entre 
D1 e d2, na “expressão (1)” está demonstrada, tal dinâmica citada acima: 
 
 (
 
 
) (1) 
3 PRINCIPIOS DE NEWTON, QUANTIDADE DE MOVIMENTOE INERCIA. 
A mudança de movimento é proporcional a força motora imprimida, e é produzida na 
direção de linha reta na qual aquela força foi impressa. É o que acontece quando imprimimos 
uma dada força, em uma lamina de madeira sendo suportada por duas alças de 1cm de 
largura, dependendo da força aplicada na lamina, será determinado o seu comportamento. 
aplicando uma força intensa, será obtida uma quantidade de movimento rápida, dada em um 
pequeno intervalo de tempo. ao obtermos a quantidade de movimento, estaremos aptos a obter 
o impulso do martelo, que executa a força na lamina de madeira, tal impulso, é fator 
determinante para que a lamina se rompa. Podemos também partir do exemplo de soltarmos 
uma pedra sobre um pedaço de vidro, e se apenas depositá-lo lá, ao soltarmos a pedra, a 
mesma chegara com uma quantidade de movimento maior do que a apenas depositada sobre o 
pedaço de vidro, o tempo de atuação da força sobre um corpo é fator importante não só nestes 
experimentos mais em fenômenos em geral. em nosso dia-a-dia Quando o ônibus "arranca" a 
partir do repouso, os passageiros tendem a deslocar-se para trás. Da mesma forma, quando o 
ônibus já em movimento freia, os passageiros deslocam-se para a frente, tendendo a continuar 
com a velocidade que possuíam, Ou seja, é a resistência que todos os corpos materiais opõem 
à modificação de seu estado de movimento (ou de ausência de movimento). Em Mecânica, o 
momento de inércia mede a distribuição da massa de um corpo em torno de um eixo de 
rotação. 
3.1 Materiais utilizados 
Dois suportes, como o da figura 2; 
Laminas de madeira; 
Duas alças de papel sulfite A4, 1 cm de largura; 
Bastão de material rígido; 
Figura 1. Suporte montado com as alças de papel sulfite, e lamina de madeira suportada 
pelo sistema. 
 
 
 
3.2 Procedimentos 
Foram colocadas as alças no suporte; 
Adicionada a lamina de madeira; 
Na primeira realização do experimento foi aplicada uma força relativamente fraca, e em 
uma segunda realização aplicamos um golpe brusco, com uma força maior autores são 
responsáveis por garantir o direito de publicar todo o conteúdo de seu trabalho. 
3.3 Resultados e discussões 
Quando aplicamos uma força pequena, com baixa intensidade, conseqüentemente em 
uma variação de tempo maior, ao efetuarmos o calculo da quantidade de movimento 
(momento linear) obteremos um baixo valor, e uma força motora pequena aplicada a lamina. 
Quando essa força mecânica for menor que a resistência mecânica da lamina de madeira, a 
mesma não se rompera e a força média será transmitida para as alças, podendo provavelmente 
rompe-las desde que a Fm>Rm das alças. Quando o golpe aplicado é brusco, minha variação de 
tempo será pequena, com uma força média intensa, rompendo a lamina de imediato. A mesma 
receberá um impulso (impacto), grande e cairá sem passar a força motora para as alças, 
mantendo-as intactas. 
Ressaltando-se que a Fm pode ser encontrada por meio do teorema da energia cinética, 
“expressão (2)”. 
 
 Fm. d =(m . 
 / 2) - (m . 
 / 2) (2) 
 
Nem sempre as equações utilizadas darão o mesmo resultado. Porem o da energia 
cinética é mais utilizado para se calcular força média em relação ao deslocamento, pelo 
teorema do impulso obteremos o resultado em função do tempo. 
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Ao falar-se de torque, na primeira experiência (figura 1), o experimento propõe uma 
forma de deixar o alicate muito mais eficiente. A idéia é aumentar a distância D1 usando dois 
pedaços de cano. Eles são acoplados aos braços do cabo do alicate para ampliar a força 
exercida pela ferramenta. Quando se aumenta o comprimento dos “braços” do cabo com os 
pedaços de cano ampliam-se ainda mais a força aplicada no cabo ( na Figura 1). Desta 
forma será preciso muito menos força para fazer o mesmo trabalho de amassar o clipe na 
pinça do alicate, pois a ampliação foi muito maior. 
No segundo experimento ao se falar de quantidadede movimento e inércia, o dado 
experimento é de fácil visualização os princípios de Newton tanto a inércia, quanto o 
principio fundamental da dinâmica, com comprovações matemáticas por meio das equações 
do impulso, e quantidade de movimento. 
5 REFERÊNCIAS / CITAÇÕES 
LUIZ, Caio Sergio Calcada Jose. FÍSICA CLÁSSICA - VOLUME 2 - DINÂMICA, 
ESTÁTICA.editora: SAMPAIO. 
 
<www.fisica.net/historia/historia_da_fisica_resumo.php> Acesso em: 18 dez. 2011 
 
<www.fc.unesp.br/experimentosdefisica/mec_list.htm> Acesso em: 18 dez. 2011 
 
 
 
 
<http://www.infoescola.com/fisica/ondas-mecanicas/> Acesso em: 17 dez. 2011