Experiencia A1 Equilibrio de Forças

Prévia do material em texto

Experiência A1 
Equilíbrio de Forças 
 
1. Objetivos: 
Verificar que a soma das forças que atuam sobre um corpo em equilíbrio estático é igual 
à zero. 
 
2. Método: 
Aplicar um conjunto de três forças coplanares em 
um ponto como mostrado na Figura 1. Observar 
que o ponto “o” se deslocará para uma posição de 
equilíbrio estático. 
 
3. Equipamentos: 
Bases com suporte e roldanas, barbante, 
dinamômetro, conjunto de objetos de pesos 
diferentes, balança e transferidor. 
 
4. Procedimento: 
4.1. Calibração do dinamômetro: 
4.1.1. Antes de iniciar as medidas necessárias, como indicado na Figura 1, o 
dinamômetro deverá ser calibrado, afim se obter as forças corretamente. Os dados 
para a calibração são obtidos medindo-se com a balança as massas de 5 objetos, e 
com o dinamômetro seus respectivos pesos. Anotar esses valores na Tabela 1 da 
folha de dados e efetuar as contas necessárias para encontrar a correção do 
dinamômetro e a respectiva incerteza, conforme procedimentos abaixo: 
4.1.2. Medir as massas de 5 objetos, conforme folha de dados e calcular os pesos dos 
respectivos objetos pelo ralação Pc = mg onde g = 9,8m/s2 (sem incerteza). 
4.1.3. Calcular a diferenças entre o peso calculado e medido, Pc - Pm (sem incerteza). 
4.1.4. Calcular a média aritmética das diferenças. Este valor médio é o fator de correção 
que você deverá aplicar na medida do dinamômetro para eliminar o efeito de um 
possível erro sistemático nas leituras: deslocado da origem (erros que possuem 
reprodutibilidade devido à falta de calibração do equipamento ou desvio de 
paralaxe por parte do operador). Observe que o fator de correção poderá ser 
positivo ou negativo, é importante compreender o significado desse resultado. 
4.1.5. Finalmente o desvio médio padrão calculado com os dados do passo anterior será 
a incerteza a ser atribuída às forças, incerteza do tipo A. Observe se este valor é 
maior ou menor que a Incerteza do tipo B do dinamômetro? A incerteza nas medidas 
será a maior entre as duas! Anote esses valores na folha de dados. 
 
4.2. Medidas do experimento: 
 
4.2.1. Tomar três objetos, de preferência com pesos desiguais, e equilibrar o sistema 
como na Figura 1, medir os ângulos α e β com o transferidor e os respectivos pesos 
P1, P2, e P3 com um dinamômetro. Anotar esses valores na Tabela 2 da folha de 
dados observando que os pesos medidos equivalem às forças que atuam sobre o 
ponto “o” da Figura 1. 
4.2.2. Repita o mesmo procedimento acima com outros dois conjuntos de três objetos 
escolhendo pesos diferentes de um sistema para outro. 
 
Figura 1 
5. Para elaboração do relatório: (Resumo de Cálculos): 
• Cálculos para aferição do dinamômetro; 
• Construir uma nova Tabela com as forças e os ângulos corrigidos; 
• Decomposição das forças que agem no ponto “o” da Figura 1, em relação a um 
sistema eixos cartesianos para cada conjunto de forças; 
• Soma das forças em x (com incertezas nas forças e nos ângulos); 
• Soma das forças em y (com incertezas nas forças e nos ângulos); 
 
6. Comentários finais e Conclusão: 
Discutir os resultados obtidos para a soma das forças. 
Apresentar comentários adicionais sobre a experiência que se façam necessários para a 
discussão dos resultados. 
 
7. Bibliografia 
• RESNICK, R. & HALLIDAY, D. (1982) Física, vol.. 1. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e 
Científicos Editora; Capítulo 2, seção 2-3 (Decomposição e Adição de Vetores: 
Método Analítico); Capítulo 5, seções 5-7 (As Leis da Força), 5-8 (Peso e Massa) e 
5-9 (Procedimento Estático para Medir Forças). 
• TIPLER, P.A.(1985) Física, vol. 1. Rio de Janeiro: Editora Guanabara: Capítulo 3, seção 3-2 
(Componentes de Um Vetor); Capítulo 4, seção 4-4 (Peso). 
Folha de dados 
Tabela 01 
Atenção: Não é necessário atribuir incertezas aos cálculos para a aferição do dinamômetro. 
Pm(medido) 
[N] 
Massa 
[kg] 
Pc(calculado) 
(M.g) [N] 
Diferença 
 (Pc – Pm) 
[N] 
Média das 
Diferenças 
[N] 
Desvio Médio 
Padrão 
 [N] 
 
 Fator de 
Correção 
É importante 
compreender este 
parâmetro! 
Incerteza do 
Dinamômetro 
“Tipo A” 
É importante 
compreender este 
parâmetro! 
 
 
 
 
Fator de correção nas medidas de Força = N 
Incerteza nas Forças (Tipo A) = ± N 
Incerteza das Forças (Tipo B) = ± N 
Incerteza nos Ângulos = ± ° 
Aceleração da gravidade ( ± ) m/s2 
 
Tabela 02 
 
 
 
 F1 (N) F2 (N) F3 (N) α (°) β (°) 
1 
2 
3 
Folha de dados para entregar ao professor 
 
Experiência A1 - Equilíbrio de Forças 
 
Professor: ID: Data: Grupo: 
 
Alunos presentes durante o experimento: 
1- _____________________________________________________________________ 
2- _____________________________________________________________________ 
3- _____________________________________________________________________ 
4- _____________________________________________________________________ 
5- _____________________________________________________________________ 
 _____________________________________________________________________ 
 
Tabela 01 
 
Fator de correção nas medidas de Força = N 
Incerteza nas Forças (Tipo A) = ± N 
Incerteza das Forças (Tipo B) = ± N 
Incerteza nos Ângulos = ± ° 
Aceleração da gravidade: ( ± ) m/s2 
 
Tabela 02 
Pm(medido) 
[N] 
Massa 
[kg] 
Pc(calculado) 
(M.g) [N] 
Diferença 
 (Pc – Pm) 
[N] 
Média das 
diferenças 
[N] 
Desvio Médio 
Padrão 
 [N] 
 
 
 
 
 
 F1 (N) F2 (N) F3 (N) α (°) β (°) 
1 
2 
3