RELATO 06 COMPOSIÇÃO E DECOMPOSIÇÃO DE FORÇAS HORIZONTAIS

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INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
DISCIPLINAS: FÍSICA EXPERIMENTAL I 
 
PROF. LUIZ CARLOS A. DE A. FONTES 
 
 
 
RELATO DA EXPERIÊNCIA Nº 06 
 
COMPOSIÇÃO E DECOMPOSIÇÃO DE FORÇAS HORIZONTAIS 
 
POR: MAIARA SOUZA FAUSTINO 
 
 
 
 
 SALVADOR/BA – 2016.1 
 
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL I 
TURMA: 302627 
 PROFESSOR: LUIZ CARLOS A. DE A. FONTES 
 
 
COMPOSIÇÃO E DECOMPOSIÇÃO DE FORÇAS HORIZONTAIS 
 
1 INTRODUÇÃO 
As grandezas físicas são divididas em escalares e vetoriais. As grandezas que 
ficam bem caracterizadas apenas por um número e uma unidade, tendo 
consequentemente apenas um valor numérico, são denominadas escalares. Massa, 
tempo, energia e temperatura são exemplos de grandezas escalares. Já as grandezas 
vetoriais, como força, velocidade e aceleração, para serem caracterizadas, exigem a 
especificação de um módulo, uma direção e um sentido que se combinam segundo 
certas regras de adição, subtração e multiplicação vetorial 
Força é qualquer interação entre um conjunto de corpos capaz de provocar 
deformação e/ou modificação no estado de repouso ou movimentação de um corpo ou 
sistema de corpos. A intensidade das forças são definidas em termos da aceleração 
fornecida ao quilograma-padrão, e são consideradas como grandezas vetoriais de forma 
que sobre elas operamos de acordo com as regras da álgebra vetorial, a força resultante 
em um corpo é a soma vetorial de todas as forças que atuam naquele corpo. 
A mesa de forças é um dispositivo que torna possível a verificação experimental 
da soma de vetores. Esta mesa é composta de um disco circular graduado em graus, no 
qual podemos fixar roldanas móveis. Nestas penduramos massas através de um fio, que 
vai encontrar um anel metálico fixo ao pino no centro da mesa. O peso destas massas 
correspondem as forças a serem equilibradas. O equilíbrio ocorre quando o anel fica 
centralizado em relação ao pino 
 
 
 
 
 
 
2 OBJETIVOS 
2.1 OBJETIVOS GERAIS 
1- Apresentação dos conceitos de força peso e força de tração; 
2- Apresentação do conceito de equilíbrio estático; 
3- Construção experimental da 
composição e decomposição de forças 
horizontais para obtenção de forças 
resultante e equilibrante em um 
sistema de forças coplanares; 
4- Determinação gráfica e analítica da 
resultante de várias forças coplanares 
atuando num ponto. 
2.2 OBJETIVOS EXPECÍFICOS 
1. Compreender na pratica a 
composição e decomposição de 
forças; 
2. Aprender, na pratica, a aplicação dos conhecimentos absorvidos nas aulas 
teóricas; 
3. Desenvolver uma visão analítica dos erros de medição. 
 
3 - MÉTODO EXPERIMENTAL 
3.1 MATERIAL UTILIZADO 
03 Suportes Conectores com roldana para o disco inferior; 
01 Suporte alinhador do dinamômetro; 
01 Mesa de Forças; 
06 Sapatas Niveladoras; 
01 Argola Metálica Cromada; 
03 Fios de Poliamida com Gancho; 
01 Dinamômetro tubular 2N; 
01 Transferidor; 
01 Gancho-Lastro; 
03 Roldanas acopláveis; 
03 Massas acopláveis de 50g; 
01 Papel milímetrado. 
3.2 PROCEDIMENTOS REALIZADOS 
 
 PROCEDIMENTO 01 
Após realizar a montagem do experimento de acordo 
com a orientação do professor e da Figura 2(ao lado), 
nivelou-se a mesa de forças mediante a utilização das 
sapatas niveladoras; 
Com auxilio do dinamômetro, foi determinado e anotado 
o valor da força-peso F1 do conjunto de massas m 
formado por duas massas acopláveis e um gancho-lastro; 
Depois, Colocou-se a argola metálica de modo a 
envolver o pino central, existente na mesa de forças; 
Feito isso, uma roldana foi colocada na posição 0
0
 e dois fios com ganchos na argola 
central (um para cada lado da argola: direita e esquerda). Passado uma das extremidades 
de um dos fios pela roldana e vinculado a esta extremidade com gancho o conjunto de 
massa m, deslocou-se verticalmente com o auxílio da mão pela extremidade livre do 
outro fio oposto, conforme a Figura 2. 
 
 PROCEDIMENTO 02 
 
Complementou a montagem do 
experimento, seguindo o modelo 
ilustrado na Figura 3. 
Prendeu-se o dinamômetro numa das 
extremidades livre do fio (lado direito da 
argola) e movimentou todo o conjunto 
que prendia o dinamômetro, de maneira 
que o anel metálico ficasse centrado no 
pino que existia no meio do disco 
(Figura 3), segundo a direção 0
o
 – 180o. 
 
 A fim de testar o equilíbrio do sistema montado e diminuir os efeitos do atrito, elevou o 
anel a uma pequena altura em relação à superfície da mesa e soltou. Bateu levemente 
com o dedo para evitar atrito na parte interna da capa do dinamômetro. 
Figura 3 
Determinou-se o valor do módulo da força equilibrante FE aplicada pelo dinamômetro, 
no momento em que a argola ficou centrada; 
Com base nas características da força equilibrante FE, determinou-se o módulo da força 
resultante FR que atuava sobre o anel; 
Feito isso, foi determinado novamente, com o auxílio do dinamômetro o valor da força-
peso F2 e a força equilibrante FE2 do sistema após acrescentar outra massa acoplável ao 
gancho-lastro da esquerda (terceira massa); 
Realizado todo o procedimento 2, foi feita a representação vetorial, em papel 
milimetrado, numa escala adequada, das forças atuantes no anel e comparado as duas 
forças atuantes. 
 
PROCEDIMENTO 03 
Com auxílio do dinamômetro, acrescido de apenas 
uma massa acoplável, foi encontrado o valor da 
força-peso de outro gancho-lastro (F2); 
Depois, realizou-se uma nova montagem para o 
sistema mecânico, após acrescentar uma roldana ao 
sistema com o gancho-lastro montado no 
procedimento anterior e posicionado no lado com a 
marca 180
o
, conforme a Figura 4: 
 
Após fazer a montagem mantendo os fios com ângulo de 180
o
 entre si (Figura 4). 
Movimentou-se todo o conjunto que prendia o dinamômetro até obter novamente o 
equilíbrio do sistema. 
Anotou o valor da força complementar, registrado pelo dinamômetro (F2D), exercida no 
anel, a fim de manter o sistema em equilíbrio; 
Numa escala adequada, a representação vetorial das forças atuantes no anel e a 
comparação das três forças, informando o valor da força resultante, foram 
representadas em papel milimetrado. 
 
PROCEDIMENTO 04 
Foi mudada a posição da roldana que havia apenas uma massa acoplável para formar, 
com a outra roldana que estava fixada na marca 0
o
, entre suas direções com o pino 
central, um ângulo de 120
o
. Lembrando-se de conectar o dinamômetro na argola 
metálica cromada. Movimentando o conjunto dinamômetro/haste até conseguir a 
centralização do anel. 
Numa escala adequada, a representação vetorial das forças atuantes no anel e a 
comparação das forças atuantes, informando o valor da força resultante, foram 
representadas em papel milimetrado. 
 
 PROCEDIMENTO 05 
Duas massas acopláveis foram colocadas em cada um dos ganchos-lastro, encontrando o 
valor do módulo da força-peso formado por cada conjunto; 
Em seguida, alinharam-se as roldanas para formarem 90
o
 entre si depois foram 
conectados os ganchos-lastro aos fios e estes à argola de metal e por ultimo, conectou o 
dinamômetro/conjunto na argola metálica cromada. 
Movimentou o dinamômetro/haste atéconseguir a centralização do anel. 
Neste procedimento, também foi feito a representação vetorial em um papel 
milimetrado, numa escala adequada, das forças atuantes no anel e as comparações das 
forças. E respondido, de modo gráfico e analítico o valor da força resultante. 
 
PROCEDIMENTO 06 
Depois de colocar apenas duas massas acopláveis em cada um dos ganchos-lastro. Foi 
possível registrar o valor do módulo da força-peso formado por cada conjunto 
 Em seguida, alinharam-se as roldanas para formarem 60
o
 entre si depois foram 
conectados os ganchos-lastro aos fios e estes à argola de metal e por ultimo, conectou o 
dinamômetro/conjunto na argola metálica cromada. 
Movimentou o dinamômetro/haste até conseguir a centralização do anel. 
Neste procedimento, também foi feito a representação vetorial em um papel 
milimetrado, numa escala adequada, das forças atuantes no anel e as comparações das 
forças. E registrado, de modo gráfico e analítico o valor da força resultante. 
 
Os resultados obtidos durante os procedimentos podem ser visto no tópico 4 
 
 
 
 
 
4 RESULTADOS OBTIDOS 
 
Procedimento 01 
O valor da força-peso F1 do conjunto de massas m formado por duas massas acopláveis 
e um gancho-lastro foi igual a: 
F1 = 1,16 ± 0,01N 
 
Procedimento 02 
O valor do módulo da força equilibrante FE aplicada pelo dinamômetro, no momento 
em que a argola ficou centrada: 
 FE1 = 1,16 N; 
 
Com base nas características da força equilibrante FE, o módulo da força resultante FR 
que atuava sobre o anel: 
FR = 0 N; 
 
O valor da força-peso F2 e a força equilibrante FE2 do sistema após acrescentar outra 
massa acoplável ao gancho-lastro da esquerda (terceira massa): 
F2 = 1,66 ± 0,01N FE2 = 1,66 ± 0,01N 
 
A representação vetorial e comparação das duas forças atuantes ( imagem 1), em papel 
milimetrado numa escala 
adequada, das forças atuantes 
no anel. 
Com relação à força 
resultante, se o sistema estava 
em equilíbrio e não apresentou 
movimento, conclui-se que 
nenhuma força resultante 
estava agindo sobre ele. 
Logo, a força equilibrante 
anula completamente a força 
peso. 
Imagem 1 
 Procedimento 03 
O valor da força-peso de outro gancho-lastro (F2) acrescido de uma massa acoplável: 
F2 = 0,66 ± 0,01 N 
O valor da força complementar, registrado pelo dinamômetro (F2D), exercida no anel, a 
fim de manter o sistema em equilíbrio: 
F2D = 0,52 ± 0,01 N 
Imprecisões do dinamômetro e influência de forças de atrito e inércia rotacional da 
roldana e fio resultam na diferença encontrada. 
O valor da força complementar foi aproximadamente igual ao valor da força-peso, que 
somados obtêm-se um, um resultado de 
valor igual. Tendo assim: 
FR = 0 N 
 
Numa escala adequada, a representação 
vetorial, das forças atuantes no anel e 
compare as três forças, informando o 
valor da força resultante, foi 
representada em papel milimetrado. 
 
 
Procedimento 04 
Valor da força resultante: FR = 1,0 ± 
0,01N Direção angular da força 
resultante = 240
0 
Numa escala adequada, a representação 
vetorial das forças atuantes no anel e a 
comparação das três forças, 
informando o valor da força resultante, 
foram representadas em papel 
milimetrado. 
 
Caso sejam acrescentadas gradativamente massa acoplável a um dos ganchos-lastro, o 
anel metálico ficara descentralizado, se deslocando para a posição onde o peso foi 
aplicado. 
Procedimento 05 
Duas massas acopláveis foram colocadas em 
cada um dos ganchos-lastro, encontrando o 
valor do módulo da força-peso formado por 
cada conjunto. 
 F1= 1,16 ± 0,01N F2= 1,16 ± 0,01N 
Numa escala adequada, a representação vetorial 
das forças atuantes no anel e a comparação das 
três forças, informando o valor da força 
resultante, foram representadas em papel 
milimetrado. 
 E respondido, de modo gráfico e analítico o valor da força resultante: FR = 1,66 ± 
0,01N 
Direção angular da força resultante = 225
0
 
 
Procedimento 06 
O valor do módulo da força-peso formado por cada conjunto após colocar duas massas 
acopláveis em cada um dos ganchos-lastro: 
F1= 1,16 ± 0,01N F2= 1,16 ± 0,01N 
Valor da força resultante: FR = 2,00± 0,01N; 
Direção angular da força resultante = 210
0
 
Numa escala adequada, a representação vetorial das 
forças atuantes no anel e a comparação das três forças, 
informando o valor da força resultante, foram 
representadas em papel milimetrado. 
 
 
 
 
5 CONCLUSÕES 
 
Os experimentos realizados puderam demonstrar as fórmulas e teorias algébricas 
da composição e decomposição de vetores, ou seja, a soma vetorial e a resultante de 
vetores. Foi possível experimentar várias configurações diferentes de pesos e ângulos e 
observar de imediato as alterações e influência, registradas no dinamômetro. 
O experimento com forças concorrentes foi de especial valia, pois com ele 
podia-se vislumbrar o efeito na resultante do ângulo formado pelas forças e serviu de 
comprovação irrefutável do ângulo fixo e constante que equilibra três forças de mesmo 
módulo e origem. Esta é uma configuração comum e importante em geradores de 
corrente alternada trifásicos, obtendo-se aproximadamente 380 Volts de três fases de 
110 V em ângulos de 120
o.
 
 
 
6 REFERÊNCIAS: 
 
 http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/fc.php 
 http://alunosonline.uol.com.br/fisica/forcas.html 
 
 http://www1.univap.br/rspessoa/aulas/fisicaexp2014/ap2014topico11
.pdf 
 https://www.ucb.br/sites/100/118/Laboratorios/Mecanica/mesaforcas
v1.pdf