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Jonatas Pio; Mariana Helena; Marcelo Robert Fonseca Universidade do Estado de Minas Gerais; Divinópolis – MG Engenharia Civil, 3º Período de 2018 Engciviluemg2017@gmail.com / maryoliveirasantos@hotmail.com Palavras-chave: equilíbrio, centro de massa, centro de gravidade, inercia. Introdução Um corpo está em equilíbrio quando o somatório das forças que atuam sobre ele for igual a zero (∑Fx = 0; ∑Fy = 0;∑Mz = 0). Ou seja, quando o centro de massa, posição média de todas as partes do sistema, ponderada de acordo com a massa de cada objeto, e o centro de gravidade, local onde toda a massa do sistema físico se localiza, não possuírem aceleração. Além disso, o corpo deve possuir taxa de variação angular igual a zero, ou seja, a soma de todos os torques atuantes no corpo deve ser nula (∑𝞽 = 𝟎). Essas assertivas correspondem a primeira e segunda condição do equilíbrio respectivamente. O equilíbrio existe de duas maneiras diferentes: equilíbrio estático e equilíbrio dinâmico. O equilíbrio estático se caracteriza pela ausência de movimento em translação e rotação, ou seja, o corpo está em total repouso. Já o equilíbrio dinâmico o corpo está em movimento retilíneo uniforme, ou seja, não há aceleração. Ambos os casos estão em inercia. Desse modo, por meio da prática de laboratório 01, intenciona demonstrar o equilíbrio utilizando materiais cotidianos, e salientar conceitos para o estudo do equilíbrio. Metodologia Experimento 01 - 2 copos descartáveis; - 2 palitos de dente; - 1 vela; Igualou-se as duas pontas da vela de modo que ambas pudessem ser acesas; Inseriu-se dois palitos no centro da vela, um de cada lado, de modo a tentar se aproximar o máximo possível do centro de massa da vela; Equilibrou-se o conjunto em cima dos dois copos; Acendeu a vela nos dois lados. Experimento 02 - 1 pedaço de madeira; - 11 pregos; - 1 martelo; Cravou um prego utilizando o martelo no centro do pedaço de madeira; Utilizou os outros 10 pregos equilibrando-os da maneira esquematizada na imagem a baixo. Figura 1. Desenho esquemático do experimento número 02. Experimento 03 - Fita métrica - 1 mesa - 1 Bastão de peso conhecido Equilibrou-se o bastão apoiando-o no pé da mesa (superfície sem atrito), de forma que ele esteja em eminência de movimento, e no chão (superfície com atrito); Mediu-se a distância da base do triangulo retângulo formado e a altura utilizando a fita métrica; Realizou-se os cálculos com o objetivo de encontra o coeficiente de atrito (μ) do chão; Figura 2.. Esquema da maneira que foi realizado o experimento 03. Resultados e Discussão No experimento 01, observou-se que após a vela entrar em equilibro, no caso equilíbrio dinâmico, conforme a vela derretia o centro de massa se deslocava, ocasionando o movimento de rotação, em movimento retilíneo uniforme, caracterizando assim um estado inercial. EQUILÌBRIO Figura 1. Resultado experimento número 02. No experimento 02, após a montagem com os parafusos o conjunto fica em equilíbrio, por causa de o prego de cima ser utilizado como trava para os pregos de baixo, e assim ajudando na fixação conjunto. Com isso, o fato de o conjunto ficar parado está relacionado com o centro de gravidade, que é o local onde se concentra virtualmente toda a massa do objeto. E para o conjunto de pregos ficar em equilíbrio, ou seja, parado, é necessário que o centro de gravidade esteja localizado abaixo do ponto de apoio. Sendo assim, a média dos centros de gravidade de cada um dos pregos resulta em um centro de gravidade localizado exatamente no ponto de apoio do experimento. Figura 3. Resultado do experimento 02. No experimento 03, por intermédio de cálculos físicos, obteve-se o valor do coeficiente de atrito (μ) responsável pelo inexistência de movimento do conjunto e contribuindo para a inercia no mesmo. ∑Fx=0 → Fat–Nx=0 → Fat=Nx ∑Fy=0 → Ny-Px=0 → Ny=1,31N ∑Mz=0 → Nx=0,677 Fat=0,677 Fat= μ×N → μ=0,51 Conclusões Ao fim da realização dos dois primeiros experimentos pode-se concluir que o centro de gravidade é onde se concentra todo o peso do objeto virtualmente, ou seja, é a média de todo o peso que o objeto exerce. Os objetos em cada experimento foram organizados para que o centro de gravidade ficassem abaixo do ponto de apoio, sendo assim, facilitando o equilíbrio estático, onde o este ponto pode ocorrer fora do próprio objeto. E para assim, observa-se o conseguir um equilíbrio estático, onde é necessário que o ponto de apoio esteja em cima deste ponto ou abaixo e isso é demonstrado nos experimentos. Já no último experimento, observa-se o coeficiente de atrito determina o equilíbrio do sistema. Referências HALLIDAY, D., RESNICK, R. e Walker, J. 2009. Fundamentos de Física: Gravitação, Ondas e Termodinâmica. 8ªEd., Rio de Janeiro. Livros Técnicos e Científicos, Vol.2, 295p. YOUNG, D. H.; FREEDMAN, R. A. Física I Mecânica. 12.ed. São Paulo: Pearson Addison Wesley, 2008. 403p. MARQUES, Domiciliano. Testando o centro de gravidade com pregos. Disponível em: https://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias- ensino/testando-centro-gravidade-com-pregos.htm. Acesso em: 20 mar. 2018.
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