Relatório 5 Equilibrio (recuperado)

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Universidade Federal do Ceará
Centro de Tecnologia
Curso de Engenharia Civil
Relatório de Física Experimental
Prática 5: Equilíbrio
Nome: Matrícula: 
 Curso: Engenharia Civil	 Turma: 5
 Professor: João Victor
Fortaleza - Ce
2016
Objetivos
- Determinar o peso de um corpo através da resolução de um sistema de forças
- Medir as reações nos apoios de uma viga bi-apoiada, quando uma carga móvel é deslocada sobre a mesma
- Verificar as condições de equilíbrio
Introdução Teórica
Na física clássica, define-se como equilíbrio estático, quando o arranjo de forças atuantes sobre um determinado corpo em repouso tem módulo igual a zero.
No cotidiano, tudo que está em repouso diante dos nossos olhos (nosso ponto referencial padrão), está em equilíbrio estático, como um livro sobre uma mesa.
Material Utilizado
1° Parte									2° Parte
- Massa aferida 100g;								- Massa aferida de 50g;
- Estrutura de madeira;							- Dinamômetros de 2N (dois);
- Massa desconhecida;							- Estrutura de suporte;
- Balança Digital;								- Barra de 100 cm de comprimento
- Transferidor montado em suporte;
- Material para desenho (papel, régua, esquadro e transferidor).
Procedimento Experimental (Parte 1)
Certifique-se de que o peso P1 = 100 gf no nó A está à esquerda e o peso desconhecido, Pd no nó B à direita.
Meça os ângulos descritos e reproduza abaixo a geometria para cada nó; (use 5,0 cm para representar 100 gf)
Aplique o método descrito na (1º parte) – EQUILÍBRIO DE UMA PARTÍCULA e determine o peso desconhecido Pd.
Nó A Nó B
5cm 100gf 5cm 100gf 
4cm x x= 80gf 3,1cm Y Y= 62gf
Onde Y é o peso Pd que é igual a 62gf.
Informe ao professor o peso P’ determinado e em seguida verifique, utilizando uma balança digital, se o mesmo foi obtido com uma margem de erro menor do que ±10%. Repita o procedimento se o erro for maior do que ±10%.
Peso obtido na balança foi 71,2gf
Procedimento Experimental (Parte 2)
Faça a montagem do equipamento. O dinamômetro A deverá estar a 20cm da extremidade esquerda da barra e o dinamômetro B a 20cm da extremidade direita;
Determine o peso da barra a partir das leituras dos dinamômetros. P2= 2N
Faça a massa de 50 g percorrer a barra (régua) de 10 cm em 10 cm, a partir do zero (extremidade), anotando os valores das reações Ra e Rb (leitura dos dinamômetros).
	x (cm)
	Ra (N)
	Rb (N)
	Ra + Rb (N)
	0
	1,66
	0,82
	2,48
	10
	1,60
	0,90
	2,5
	20
	1,50
	1,00
	2,5
	30
	1,42
	1,06
	2,48
	40
	1,34
	1,17
	2,51
	50
	1,24
	1,22
	2,46
	60
	1,16
	1,30
	2,46
	70
	1,08
	1,40
	2,48
	80
	1,00
	1,46
	2,46
	90
	0,92
	1,54
	2,46
	100
	0,84
	1,62
	2,46
 
Trace, abaixo, em um mesmo gráfico, as reações Ra e Rb em função da posição x (cm).
No mesmo gráfico abaixo, trace os valores de Ra + Rb em função de x.
Questionário
Qual o erro percentual obtido na determinação do peso desconhecido pelo método descrito na 1º parte?
acerto = Peso obtido/ Peso real
acerto = 62,0 / 71,2 = 0,87 * 100 = 87%
Então, o erro percentual é: 100% - 87% = 1,15%
Some graficamente T1, T2 e T3 (use 5,0 cm para representar 100 gf)
T1 = 100 gf = 5,0 cm; T2 = 112 gf = 5,0 cm ; T3 = 91 gf = 4,0 cm; θ=115°
S² = T2² + T3² + 2*T2*T3 *cos θ
S² = 25 + 16 – 16 = 25 S = 5 cm que somando com a força T1 resulta em 0 e prova que está em equilíbrio.
Qual o peso da régua (barra) utilizada na 2º parte? Em N e em gf?
Peso da régua (P) = Peso do sistema – Peso da massa aferida
P = 2N – 50gf 50gf = 0,49N
P = 2N – 0,49N = 1,51 N que é igual a 154,0 gf
Verifique, para os dados obtidos com o peso na posição 80 cm sobre a régua, se as condições de equilíbrio são satisfeitas (equações 5.1 e 5.2). Comente os resultados.
Para equilíbrio, a soma de todas as forças tem que ser zero:
Ra = 1N ; Rb = 1,46N ; Pr = 1,51N ; Pb = 0,49N
Ra + Rb – Pr – Pb = 0
1 + 1,46 – 1,51 – 0,49 = 0,46 que é próximo de 0
Para equilíbrio, a soma dos momentos também deve ser zero:
Pb *x+Pr*L/2 – Ra * xa – Rb xb = 0
0,49 * 0.8 + 1,51 * 0.5 – 1 * 0,2 – 1,46 * 0,8 = 0,22 que é próximo de 0
Calcule os valores esperados para as reações Ra e Rb (em gf) medidas nos dinamômetros, para uma régua de 100 cm e 60 gf e um peso de 40 gf colocado sobre a régua na posição x = 60 cm. Considere que um dos dinamômetros foi colocado na posição 10 cm e o outro na posição 80 cm. 
Utilizando as mesmas equações da questão anterior :
ƩF = 0
Ra + Rb – 60 – 40 = 0 Ra = 100 – Rb = 100 – 65,71 Ra = 34,29gf
	Substituindo na equação do momento:
= 0
40 * 0,6 + 60 * 0,5 – Ra * 0,1 – Rb * 0,8 = 0
54 – (100 – Rb) * 0,1 – 0,8Rb = 0
-46 + 0,1Rb – 0,8Rb = 0
Rb(0,1 – 0,8) = 46 Rb = 65,71gf
Referências
DIAS, Nildo Loiola. Roteiro de aulas práticas de física. Fortaleza: Departamento de Física UFC, 2016.
AQUA-CALC. Conversions + calculations. <http://www.aqua-calc.com/convert/force/gram-force-to-newton/start/1> Acesso em 14/06/2016 21:56