Relatorio vetores força corrigido

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DA BAHIA
CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE BOM JESUS DA LAPA
1ª Prática
 Estudo de Vetores Força
Componentes de vetores
1ª Prática
 Estudo de Vetores Força
Componentes de vetores
Aluno (a): Jadson de J. Santos, João Francisco S. Neto, Hingredy Nascimento S. Costa, Vitor Carlos de j. Arruda				 Curso: Eng. Elétrica. 
Professor: Nuccia Carla Arruda de Souza
 Turma: 02
Período: 2017.2
Data: 18/02/2018
INTRODUÇÃO
Vetores geometricamente falando são representados por segmentos de retas orientados no plano ou no espaço. A ponta da seta é chamada de extremidade e o outro ponto extremo é chamado de origem do segmento orientado. O seu sentido e sua direção representam a orientação e o comprimento deste segmento representa o módulo do vetor. Sendo assim, o conjunto de vários segmentos com a mesma direção, mesmo sentido e mesmo módulo, representam o mesmo vetor.
Para a Física a Força significa um agente capaz de mudar o estado de movimento ou de repouso de um determinado corpo e são definidas como grandezas vetoriais que possuem módulo, direção e sentido, obedecendo as leis de soma, subtração e multiplicação vetorial. Este é um conceito de grande importância, pois comumente o movimento ou comportamento de um corpo pode ser estudado em função da somatória vetorial das forças atuantes sobre ele. Sabemos que quando mais de uma força age sobre um corpo, vetorialmente elas se somam, dando origem a uma força resultante FR. Usa-se para mensurar Força o Newton (N) e cada Newton corresponde a um objeto de 100 g exposto a uma aceleração de 1 m/s², segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI).
OBJETIVOS 
O objetivo desse experimento foi desenvolver a capacidade de observar e medir a força equilibrante de duas forças colineares (ou não) e também calcular a resultante de duas forças coplanares concorrentes, analisando e medindo geometricamente.
MATERIAL E MONTAGEM 
01 Painel Metálico Multifuncional – EQ032.09;
01 Tripé Delta Max com sapatas niveladoras – EQ102.03ª;
02 Haste Acoplada 800 mm, com fixador M5 – EQ017R;
04 Manípulo M5 – 20315.015;
02 Dinamômetro de fixação magnética, 0 a 2, divisão 0,02 N – EQ007.2NM;
01 Massa acoplável auxiliar com peso de 0,23 N – EQ009.05;
02 Gancho curto com espaçador – EQ009.03C.
01 Escala Angular Pendular 0 a 360 graus com imã – EQ032.19;
01 Anel Refletor de fixação magnética – EQ032.19;
01 Fio flexível em T com anéis – EQ032.21;
03 Massa acoplável com peso de 0,5 N – EQ009.04;
PROCEDIMENTOS 
No estudo de vetores força, começamos analisando as forças colineares de mesmo sentido e de sentido inverso, e para isso.
Determinamos a massa de um peso preso a um gancho, que denominamos de gancho 1, predemos o dinamômetro ao painel metálico e obtivemos o seu peso. 
Após determinarmos sua massa em relação ao peso obtido, o ganho foi solto de uma altura de 10 cm.
Penduramos um segundo gancho com uma massa acoplável auxiliar no gancho 1, qual denominamos de gancho 2, e determinamos o seu peso.
	O conjunto gancho 2, preso ao dinamômetro foi puxado 1 cm para baixo e solto após ser puxado, e depois observamos o que aconteceria caso o dinamômetro fosse retirado.
	Na composição e decomposição de forças coplanares concorrentes com 120º entre si primeiramente penduramos o gancho curto com 3 massas acopláveis através de um fio em T, preso em dois dinamômetros, no ponto intermediário da conexão. Os dinamômetros foram presos no painel formando 120º entre si, logo após obtivemos os valores de F¹ e F². Também fora feito o gráfico da força resultante FR, tal que: FR= F¹+F² (É a força que produz o mesmo efeito que todas as outras aplicadas a um corpo, a força resultante será igual à soma vetorial de todas as forças aplicadas).
FR= F¹+F² (equação 1)
	Na composição e decomposição de forças coplanares concorrentes com 90º entre si, como no item anterior, o gancho curto com 3 massas acopláveis, foi pendurado através de um fio em T, preso em dois dinamômetros, no ponto intermediário da conexão. Os dinamômetros foram presos no painel formando 90º entre si, logo após foram medidos os valores de F¹ e F². Também fora feito o gráfico da força resultante FR, tal que FR = F¹+F²(equação 1).
	Na composição e decomposição de forças coplanares concorrentes com 60º entre si, um gancho curto com 3 massas acopláveis, foi pendurado através de um fio em T, preso a dois dinamômetros, no ponto intermediário da conexão anterior, logo após obtivemos os valores de F¹ e F² para calcular o modulo da força resultante.
FR ²= F¹^2+F²^2+2F¹F²(equação 2)
Usando a expressão FR ²= F¹^2+F²^2+2F¹F² para determinar, algebricamente o valor da força resultante, utilizamos a lei dos cossenos nas situações que envolvem triângulos não retângulos. Esses triângulos não possuem ângulo reto, portanto, as relações trigonométricas de seno, cosseno e tangente não são válidas. Para determinar valores de medidas de ângulos e de lados, utilizamos a lei dos cossenos.
	A força resultante de forças coplanares concorrente de módulos iguais, para trabalha-la utilizamos os dados da conexão anterior e determinamos o ângulo entre duas forças F¹ e F² para que uma terceira força F³ venha a equilibrar o sistema. Logo após verificamos as características da força equilibrante experimentalmente. 
RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Obtivemos o peso de 0,06 newtons para o gancho 1, após, ser solto de uma altura de 10 cm, o objeto caiu, partindo do repouso e entrando em queda livre, para que acontecesse isso a força da gravidade atuou sobre ele, o valor da sua força resultante foi de 0,006 kg. Essa massa foi obtida com a equação da segunda lei de Newton (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:).
 (equação 3)
 É interessante pensar quantos dados retiramos de um simples objeto caindo mesmo que de uma baixa altura.
As observações no leva aos seguintes diagramas:
F1
F2
 Figura 1. Mostra vetorialmente as forças de gravidade e de equilíbrio agindo, em laranja a força equilibrante, e em azul a força da gravidade.
F2
F1
 Figura 2. Mostra as forças do dinamômetro, e a do corpo atuando junto coma gravidade, em laranja a força equilibrante (dinamômetro), e em azul a força do corpo.
.
Observe que as forças são colineares pois estão na mesma direção, porem sentido opostos, porque a força do dinamômetro é equilibrante.
As forças atuada sobre o ganho 1 é representada no diagrama abaixo:
F2
F1
Figura 3. Mostra as forças atuando no gancho 1, o gancho 2 é o resultado de F¹+F², em laranja a força equilibrante (dinamômetro), e em azul a força do corpo, e em preto representa um gancho com peso.
O peso do conjunto gancho 2, foi determinado e é de 0,34 newtons.
Depois de puxa o conjunto gancho 2, preso ao dinamômetro 1 cm para baixo e solto após ser puxado, observamos que a força restauradora equilibra as forças. Se retirássemos o dinamômetro a força resultante que atuaria sobre o gancho 1 era de 28 newtons em modulo. O diagrama é mostrado abaixo:
F2
F1
Figura 4. Mostra as forças atuadas no gancho 1 quando retiramos o dinamômetro todas as forças apontam para baixo, o vetor laranja representa a força da gravidade, o azul a força do corpo do gancho 2 atua no gancho 1, e o círculo preto o gancho.
	
Na composição e decomposição de forças coplanares concorrentes com 120º entre si. Obtivemos os valores de F¹ = 0,68 newtons e F²= 0,68 newtons, o modulo da força resultante também é de FR = 0,68 newtons. E fora feito o gráfico da força resultante FR, tal que: FR = F¹+F² (equação 1).
Figura 5. Mostra a orientação da força resultante F®, tal que F®= F¹+F².
Conhecendo os vetores e componentes e o ângulo entre eles,calculamos o vetor resultante com a formula FR ²= F¹^2+F²^2+2F¹F²(equação 2). Calculando fica.
FR ^2= F¹^2+F²^2+2F¹F²
FR ²= (0,68) ²+ (0,68) ²+2. (0,68).(0,68). Cos120
FR =0,41 n
	
Houve uma diferença no valor obtido experimentalmente com o valor calculado analiticamente.
Na composição e decomposição de forças coplanares concorrentes com 90º entre si, como no item anterior, obtivemos os valores de F¹=0,54 newtons e F=0,54 newtons, e foi feito o gráfico.
 
Figura 6. Mostra a força F¹ em cor azul, F² em cor laranja e a força resultante FR =F¹+F² em cor preta, a força equilibrante tem mesmo modulo da resultante porem sentido contrario.
	Quando puxamos levemente 10 mm para baixo um gancho preso a um dinamômetro com 3 massa acopláveis, força Fe (equilibrante) aumenta, quando soltamos a carga, a Fe diminui e aumenta repetidamente até manter o equilíbrio.
	
CONCLUSÕES 
O experimento realizado consiste na medição de forças através de um painel metálico, dinamômetro e os pesos. Para medir as forças foi utilizado os equipamentos indicados anteriormente, ajustando os dinamômetros nos ângulos indicados, colocando os pesos no dinamômetro e assim medindo a força exercida pelos pesos e consequentemente podendo achar os valores das forças resultantes. Por fim percebe-se que a força equilibrante ela atua para tornar o objeto estável, no caso o dinamômetro que quando puxado para baixo e solto logo em seguida movimentos repetitivos para cima e para baixo são realizados para deixar o sistema instável.
 
CONCLUSÕES 
Nussenzveing, H. Moysés. Física básica mecânica. 4ª edição. São Paulo: Edgard Blucher, 2002.
Halliday; Resnick. Fundamentos de Física. Volume 1. Rio de Janeiro: Editora REDBSTYLE, 2008.