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Alavanca interfixa e inter-resistente LABORATÓRIO DE FÍSICA I IFMG Campus Betim Rafael Enzio Moreira Teixeira, ECA Josimar Nunes da Silva, EM 02/04/2018 Resumo Esse relatório tem como o objetivo expressar o estudo e análise das alavancas uma das 6 máquinas simples, nesse relatório realizamos o uso dos tipos de alavanca interfixa e inter-resistente onde através das instruções contidas no caderno de trabalho e com o respectivos kit de experimento, realizamos experimentos e notamos as propriedades de cada uma, sendo constatado que a força e o braço de alavanca os responsáveis por influência nos resultados encontrados de torques . “Dê-me um lugar para me firmar e um ponto de apoio para minha alavanca que eu deslocarei a Terra. (Arquimedes, cientista grego)” Introdução Alavanca, máquina simples que consiste normalmente em uma barra rígida móvel em torno de um ponto fixo, denominado fulcro ou ponto de apoio. O efeito de qualquer força aplicada à alavanca faz com que esta gire em relação ao ponto de apoio. A força rotativa é diretamente proporcional à distância entre o fulcro e a força aplicada. No tipo mais comum de alavanca, aplica-se um esforço relativamente pequeno à ponta mais distante do fulcro, para levantar um grande peso próximo a este. Muitas ferramentas, como o quebra-nozes e o carrinho de mão, são baseadas no princípio da alavanca. Uma polia, dispositivo mecânico de tração ou elevação, formado por uma roda montada em um eixo, com uma corda rodeando sua circunferência. A roda e seu eixo podem ser considerados tipos especiais de alavanca. Com um sistema de polias móveis, é possível levantar grandes pesos com muito pouca força. [3] Toda alavanca é composta por três elementos básicos: - PF – ponto fixo, em torno do qual a alavanca pode girar; - FP – força potente, exercida com o objetivo de levantar, sustentar, equilibrar, etc. - FR – força resistente, exercida pelo objeto que se quer levantar, sustentar, equilibrar, etc. Podemos classificar as alavancas de acordo com o elemento que fica entre os outros dois pontos restantes. Seus nomes são: interfixa(Figura1) , interpotente(Figura 2)e inter-resistente(Figura 3). Figura 1 Figura 2 Figura 3 Quando exercido uma força sobre um corpo que possa girar em torno de um ponto central, diz-se que a força gera um torque. O torque é definido como a fração da força aplicada sobre um objeto que é efetivamente utilizada para fazer ele girar em torno de um eixo ou ponto central, conhecido como ponto pivô ou ponto de rotação. A distância do ponto pivô ao ponto onde atua uma força ‘F’ é chamada braço do momento e é denotada por ‘d’. F=Força aplicada(N) d= Braço de alavanca (m) Procedimento Experimental O procedimento realizado no dia 26/03/2018, teve por título a alavanca interfixa e foi Realizado no laboratório de física ,com o roteiro sugerido pelo o livro de mecânica1, seguimos os procedimento descritos no livro. Os matérias adotado no experimento foram 1 barra de suporte com rosca, 2 barras de suporte sem rosca, 1 pino de apoio, 1 corpo em alumínio, 1 bloco retangular em acrílico, 1 manga quadrada, 1 manga redonda, 1 trena 1 cilindro de aço e a caixa que contém o kit . Retiramos os equipamentos de dentro da caixa e viramos ela ao contrario para servir de base para todo experimento, conectamos verticalmente a barra de suporte roscada no conector fêmea localizado no fundo da caixa, montamos a manga quadrada no topo dessa barra, logo após montamos o pino que vai fornecer o balanço da alavanca, usamos como alavanca a manga redonda, prolongando-a com duas barras de suporte. Com a barra montada no pino horizontalmente fizemos os ajuste entre as distancias de cada barra fazendo com isso que ficasse em equilíbrio, para que assim minimizássemos a variação de erro em nosso experimento , em cada braço dessa barra em equilíbrio adicionamos um corpo em aço e na outra extremidade o corpo em alumínio medindo as distancias até o pino de suspenção e os pontos de suspenção do dois corpos fazendo assim que a barra ficasse em equilíbrio na horizontal outra vez e com esses dados preenchemos a primeira tabela do experimento e logo após adicionamos o bloco em acrílico ao lado do corpo em alumínio e assim estabelecemos outra vez o equilíbrio entre esses três corpos e para preencher completamente as tabelas precisamos pesar os matérias em balança para definirmos as forças e os torques sugerido no experimento e assim concluímos esse passo preenchendo a segunda tabela do roteiro . O procedimento realizado no dia 26/03/2018, teve por título a alavanca inter-resistente e foi Realizado no laboratório de física ,com o roteiro sugerido pelo o livro de mecânica1, seguimos os procedimento descritos no livro. Os matérias adotado no experimento foram 1 medidor de forças, 1fio de borracha, 1 barra de suporte com rosca, 1 barras de suporte sem rosca, 1 pino de apoio, 1 corpo em alumínio, 1 bloco retangular em acrílico, 1 manga quadrada, 1 manga redonda, 1balança, 1 trena 1 cilindro de aço e a caixa que contém o kit . Retiramos os equipamentos de dentro da caixa e viramos ela ao contrario para servir de base para todo experimento, conectamos verticalmente a barra de suporte roscada no conector fêmea localizado no fundo da caixa, montamos a manga quadrada no topo dessa barra, logo após montamos o pino que vai fornecer o balanço da alavanca, usamos como alavanca a manga redonda, prolongando-a com uma barra de suporte ficando com uma distância 23,6cm da extremidade da barra ao pino de sustentação. Com a barra montada no pino horizontalmente definimos o ponto zero do experimento fizemos a medição da força com medidor de força achando0,6N, e segundo o roteiro tornamos a medir a força em outro ponto 0,8N. usamos a balança de precisão para medir os pesos dos materiais ,barra redonda, corpo em alumínio, e o bloco em acrílico, e a seguir, Penduramos o corpo em alumínio na barra de suporte, perto da manga redonda, e recolocamos a barra-alavanca na horizontal, usando o fio de borracha e o medidor de força, medimos os braços de alavanca para o corpo em alumínio e o medidor de força e anotamos os valores na tabela. E assim terminamos de preencher as tabelas calculando os torques de cada uma das medições feitas. Resultados e Discussão Um corpo está em equilíbrio estático quando a força resultante E o momento resultante de todas as forças que atuam sobre ele for igual a zero. Equação 0 Garante ausência de rotação Considerando a massa da barra, e considerando as forças A e B como o peso dos objetos encontrados nos extremos da barra pode-se equacionar o sistema Equação 2 Aonde encontramos seguintes valores : Tabela 1 - A alavanca interfixa Braço de alavanca em cm(±0,1 de erro) Peso em g(±0,01) Torque Cilindro em aço 7,6 200,5 0,15 Corpo em alumínio 14,6 102,81 0,15 T-Aço=T-Alumínio 1,9649x0,076=1,00793x0,146 0,15=0,15 Tabela 2 - A alavanca interfixa Braço de alavanca em cm(±0,1 de erro) Peso em g(±0,01) Torque Cilindro em aço 7,6 200,5 0,23 Bloco retangularem vidro acrílico Corpo em alumínio 17,3 14,6 46,81 102,81 0,08 0,15 T-Aço =T-Alumínio + T-Bloco 1,9649x0,116= (1,00793x0,144)+(0,458738x0,173) 0,23=0,08+0,15 0,23=0,23 Tabela 3 - A alavanca inter-resistente Tabela 4 A alavanca inter-resistente Braço de alavanca em cm(±0,1 de erro) Força F em N Torque Medidor de força 1 23,5 0,6 0,14 Medidor de força 2 Barra- alavanca 21,3 12,2 0,8 1,4 0,17 0,17 Tabela 5 - A alavanca inter-resistente Braço de alavanca a em cm (±0,1 de erro) Força F em N Torque Corpo em alumínio 3,7 1,97 0,07 Medidor de força 23,5 1,0 0,24 Barra-alavanca 12,2 1,38 0,17 Tabela 6 - A alavanca inter-resistente Braço de alavanca a em cm (±0,1 de erro) Força F em N Torque Corpo em alumínio 3,7 1,97 0,07 Medidor de força 23,5 1,15 0,27 Barra-alavanca 12,2 1,38 0,17 Bloco retangular em vidro acrílico 5,7 0,46 0,03 T-Barra=12,2x1.38=0,17 T-Medidor=1,15x23,5=0,27 T-Alumínio=1,97x3,7=0,07 T-Bloco=0,46x5,7=0,03 Logo para alavanca ficar em equilíbrio T-Medidor= T-Barra + T-Alumínio + T-Bloco Comprimento L em cm Massa m em g Força peso G em N Comprimento total L0 em cm 22,9±0,1 141,15±0,01 1,38 N 23,6±0,1 Conclusão Com a execução do experimento percebemos que o princípio da força de alavanca pode ser analisado usando as leis de Newton é que existe um equilíbrio na alavanca interfixa quando a soma dos momentos forem iguais em ambos os lados da alavanca. Com isso constatamos também no experimento que ao aumentar o tamanho da alavanca, a força mínima aplicada necessária para levantar um peso no ponto oposto é menor. Já no experimento da alavanca inter-resistente pode ser observado que devemos levar em conta o peso existe na barra que age com uma força no seu centro de gravidade . Referências [1] HALLIDAY, D.;RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física Vol I -Mecânica. 7ª edição. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2006. [2]http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/alav ancas.htm [3]https://www.colegioweb.com.br/arquimedes/arq uimedes.html Crédito - Este texto foi adaptado do modelo de relatório usado em http://fisica.ufpr.br/LE/.
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