Relatório 6 TORQUE

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
OTÁVIO DOS SANTOS E SANTOS
PEDRO HENRIQUE ALMEIDA DOS SANTOS
EXPERIMENTO 5: TORQUE
Feira de Santana - Bahia
2017
OTÁVIO DOS SANTOS E SANTOS
PEDRO HENRIQUE ALMEIDA DOS SANTOS
 			EXPERIMENTO 5: TORQUE
Relatório técnico apresentado como requisito parcial para obtenção da aprovação na disciplina FIS110, no curso de Engenharia Civil, na Universidade Estadual de Feira de Santana. 
Prof. Vladimir Ramos Vitorino de Assis
Feira de Santana - Bahia
2017
Objetivo	
Demonstrar os conceitos de torque, equilíbrio, centro de massa e Primeira Lei de Newton na prática. 
Introdução
	O equilíbrio de um corpo rígido ocorre quando o(s) somatório(s) das forças que agem sobre o corpo é igual a zero e ao mesmo tempo, não haja torque atuando sobre o mesmo, ou seja, não há aceleração angular. Sabendo disso, nosso experimento visa levar um corpo rígido ao equilíbrio, através da localização do centro de massa e de gravidade do mesmo. 
No século XVII, após estabelecido o conceito de inércia por Galileu, Newton, em seu livro Princípios matemáticos da filosofia natural, formulou as leis básicas da mecânica, que hoje levam seu nome e são conhecidas como as Leis de Newton. Essas leis, também conhecidas como as leis dos movimentos, relacionam movimento e força. Concordando com as ideias de Galileu, de que um corpo pode estar em movimento mesmo que nenhuma força atue sobre ele, Newton tomou-as como base para o enunciado de sua primeira lei, conhecida como Lei da Inércia.
Lei da Inércia: tendência que os corpos possuem em permanecer em seu estado natural de repouso ou em movimento retilíneo e uniforme.
Para chegar a tal objetivo, utilizaremos um apoio, onde será equilibrado um corpo rígido graduado. Uma vez em equilíbrio, marcaremos a localização do centro de massa e de gravidade. Em seguida, colocaremos os pesos de ambos os lados, sem alterar o equilíbrio, anotando as respectivas distâncias do centro. 
Desenvolvimento
Um corpo rígido é considerado um corpo inelástico, que não sofre quaisquer deformações, contudo, o conceito de corpo rígido não é completamente válido, pois não existem corpos indeformáveis, mas sim aqueles que são considerados rígidos por sofrerem deformações mínimas que podem ser consideradas desprezíveis. 
Para que ocorra o equilíbrio de um corpo rígido devem ser considerados os movimentos de rotação e translação do mesmo. Para que ocorra o de translação basta que a somatória das forças seja igual a zero. No caso da rotação, a aceleração angular deve ser igual a zero, para isso conceito de momento é de grande importância, pois para que a aceleração angular seja nula basta que a somatória dos momentos seja também nula.
							
					
					
Materiais Utilizados:
- 4 presilhas
- Régua graduada em mm
- Balança de Torque
Cálculo do torque
	No experimento, foi colocada uma presilha onde a régua marcava 25 cm e essa mesma foi pendurada em um tripé, ajustando a presilha, o equilíbrio foi encontrado em 25,1 cm, fazendo dessa posição o ponto de referência. Logo após isso, mais duas presilhas foram colocadas na régua. Segue os seus dados:
Tabela 1. Dados das presilhas
	Presilha
	Massa (kg)
	Distância da referência (em cm)
	1
	0,018
	5,1 (à esquerda)
	2
	0,0183
	17,1 (à direita)
	Antes do cálculo do torque é preciso encontrar a força peso, dada pela equação:
Assim:
Para a presilha 1:
Para a presilha 2:
Com as forças já obtidas, calcula-se o torque pela equação:
Onde será o torque, a força e a distância da referência. Dessa forma:
Torque da presilha 1:
Como o movimento é no sentido anti-horário, esse torque terá sinal positivo.
Torque da presilha 2:
Como o movimento é no sentido horário, esse torque terá sinal negativo.
A soma desses torques é diferente de zero, como consequência disso, a régua ficou torta, ou seja, em desequilíbrio.
Calculando o ponto de equilíbrio
	A fim de fazer a régua voltar ao equilíbrio, uma terceira presilha foi pega, restava descobrir onde coloca-la para a régua voltar a ficar reta. Sabe-se que em um corpo em equilíbrio, a soma dos seus torques é igual a zero. Assim:
	
	Onde é o torque da presilha 1, o torque da presilha 2 e o torque da terceira presilha. É preciso saber o torque e a força da terceira presilha para se descobrir a que distância da referência que ela deverá ser colocada. Isolando :
Assim, a presilha deverá ser colocada à esquerda da referência. Restando encontrar a distância.
A presilha com massa de 0,0195 kg tem . Com o torque e a força, encontra-se a distância pela equação:
Dessa forma:
Concluindo que para a régua retornar ao equilíbrio, a presilha 3 deve ser colocada à esquerda do ponto de referência.
Erro relativo
Através dos cálculos, foi descoberto que a presilha deveria ser colocada a uma distância de , mas na prática o equilíbrio foi encontrado a uma distância de do ponto de referência. Assim, o erro relativo será:
Resultados
	Com o experimento, foram obtidos os resultados:
- Presilha 1:
	Massa: 
Força peso:
Distância da referência: (à esquerda)
Torque: 
- Presilha 2:
	Massa: 
Força peso:
Distância da referência: (à direita)
Torque: 
- Presilha 3:
	Massa: 
	Força peso: 
Distância encontrada nos cálculos: (à esquerda)
Distância na prática: (à esquerda)
Erro relativo da distância:
Torque: 
Conclusão
O experimento foi bem-sucedido, e desse modo conseguimos localizar o centro de massa e de gravidade do corpo rígido graduado. A precisão foi comprovada com erros percentuais baixos, o que mostrou que os valores encontrados na prática são próximos dos valores teóricos, provando enfim, os conceitos de torque, equilíbrio, centro de massa e de gravidade de maneira eficiente. 
Referências Bibliográficas
FERREIRA, Nathan Augusto. "Primeira Lei de Newton"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/primeira-lei-newton.htm>. Acesso em 17 de novembro de 2017.