Relatório de física Composição de Forças Peso Plano Inclinado

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – UNESA
CURSO DE ENGENHARIA 
Relatório de física experimental I
Composição de Forças – Peso no Plano Inclinado
Grupo do trabalho:
 
Rio de Janeiro
2017
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ......................………………….................................3-4
OBJETIVO DA PRÁTICA ...…………………….……….....…….......5
MATERIAIS UTILIZADOS...................................................................5
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL….....……………………......6-7
CONCLUSÃO.........................…………………....................................8
BIBLIOGRAFIA.....................…………………....................................8
Introdução:
 A idéia de força e bastante relacionada com a experiência diária de qualquer pessoa. Sempre que puxamos ou empurramos um objeto, dizemos que estamos fazendo uma força sobre ele.
 Imagine que uma pessoa lhe informe que exerceu sobre uma mola seu esforço muscular, deformando-a. Apenas com essa informação, você não pode fazer idéia de como foi essa deformação, pois o esforço pode ter sido feito inclinadamente, verticalmente ou horizontalmente. Se ela acrescentasse que o esforço foi feito na vertical,ainda sim você poderia ficar na duvida se o esforço foi dirigido para baixo ou para cima.Assim,você só pode ter uma idéia completa da força se a pessoa lhe fornecer as seguintes informações:
 - Intensidade ou Modulo da força;
 - Direção da força, isto é, a reta ao longo da qual ela atua; 
 - Sentido da força, esclarecendo se o esforço foi feito para um lado ou para o outro da reta considerada.
 Sendo fornecidas estas características, modulo direção e sentido, a força fica completamente conhecida.
 A força faz parte de um conjunto de grandezas da física, tais como a velocidade e a aceleração denominadas grandezas vetoriais, que só ficam determinadas quando estas características são indicadas, isto significa que quando duas ou mais forças atuam sobre um corpo podemos calcular a força total ou a força resultante, somando vetorialmente as forças. Uma única força com o módulo e a orientação da força resultante tem o mesmo efeito sobre um corpo que todas as forças agindo simultaneamente.
O plano inclinado consiste em um sistema em que observa o movimento de objetos sobre planos inclinados, seja esse objeto subindo ou descendo. Galileu Galilei (1564 – 1642) afirmava que um objeto móvel em linha reta, deveria manter seu estado de movimento em linha reta para sempre sem nenhuma força externa necessária para isto. Galileu testou sua hipótese fazendo experimentos com diversos objetos sobre planos inclinados. Observou que bolas rolando para baixo tornavam – se mais velozes, enquanto as que rolavam para cima tornavam – se menos velozes em um plano inclinado. 
Dadas duas trajetórias:
Em qual delas é "mais fácil" carregar o bloco?
Obviamente, na trajetória inclinada, pois no primeiro caso, teremos que realizar uma força que seja maior que o peso do corpo. Já no segundo caso, Devemos fazer uma força que seja maior que uma das componentes de seu peso, neste caso, a componente horizontal, que terá intensidade menor conforme o ângulo formado for menor.
Por isso, no nosso cotidiano, usamos muito o plano inclinado para facilitar certas tarefas.
Ao analisarmos as forças que atuam sobre um corpo em um plano inclinado, temos:
A força Peso e a força Normal, neste caso, não têm a mesma direção, pois, como já vimos, a força Peso, é causada pela aceleração da gravidade, que tem origem no centro da Terra, logo a força Peso têm sempre direção vertical. Já a força Normal é a força de reação, e têm origem na superfície onde o movimento ocorre, logo tem um ângulo igual ao plano do movimento.
O atrito, dizemos que as superfícies não são perfeitamente lisas, há imperfeições invisíveis, só perceptíveis a nível microscópico, o que se manifesta na dificuldade de movimento quando entra-se em contato dois corpos quaisquer, daí a oposição ao movimento.
   O atrito é a componente da força de reação do plano sobre o bloco na direção do movimento, mas de sentido contrário. A outra componente é a força normal, perpendicular a superfície de contato, bastante estudada. As duas componentes estão relacionadas na forma mostrada pela equação 
	
	
	
Plano Inclinado com atrito
		   
	
	
   A letra  representa o coeficiente de atrito entre as superfícies que estão em contato. A equação mostra que há uma relação de linearidade entre a força normal e a força de atrito, de fato, o gráfico de faxN cresce linearmente até um valor máximo e, chamado coeficiente de atrito estático, a partir desse instante, o valor do coeficiente de atrito decresce e permanece constante (consideramos constante), chamamos de c, coeficiente de atrito cinético, havendo movimento entre os corpos.
   O coeficiente de atrito c é obtido experimentalmente da seguinte maneira:
De posse de um plano móvel em conjunto com um mecanismo graduado para se medir o ângulo , este é aumentado gradualmente, determina-se coeficiente de atrito cinético entre o corpo e o plano quando se observa o ângulo para o qual o movimento se iniciou, calculando a sua tangente. Logo
	
	
	(6.2)
   Escrevendo a 2ª Lei de Newton para um corpo num plano inclinado com atrito em movimento retilíneo e uniforme, teríamos como componentes na direção de cada eixo, as expressões 1 e 2 a seguir
   Reescrevendo a equação para a situação em que há movimento, obtém-se a equação 
	
	
	
Do somatório das forças na direção x, tiramos a força de atrito, e do somatório das forças na direção y, tem-se a força normal
6.2 Forças em Plano Horizontal (uma massa)
   Considere um corpo A de massa m sendo puxado por uma força horizontal F sobre uma superfície com atrito, imprimindo ao corpo uma aceleração de acordo com a 2ª Lei de Newton. As equações para os somatórios das forças resultantes segundo cada eixo são:
Observando-se a expressão 2, tem-se a intensidade da força normal dada por
	
	
	
isolando-se a aceleração na expressão 1,
como a força de atrito é dado por 
e da equação , substituindo o valor da força normal, encontra-se a aceleração do corpo
	
	
	
   As equações para a aceleração e para a força normal quando uma força externa for aplicada formando uma ângulo  com a horizontal na presença de atrito serão descritas a seguir:
inicialmente, temos para a força normal partindo da expressão 4
	
	
	
de 3, substituindo-se o valor para a força de atrito, e isolando-se a aceleração, encontra-se
	
	
Material Utilizado:
- Plano inclinado
- Corpo de prova 
- Dinamômetro
	
Dinamômetro
Internamente, a maioria dos dinamômetros são dotados de uma mola que se distende á medida que se aplica a ele uma força.Esse equipamento ainda mensura o comportamento da carga alargada ou tensão por deformação, de uma mola,deslocamento do ar,ou extensão e ligas metálicas,que compreenderá em determinar o coeficiente de fricção entre os materiais. Sua resposta se dá em valores em newtons ( N) ou em quilograma- força (Kgf), como por exemplo newtons =1kgf.Existem diversos tipos de dinamômetros,dos quais se destacam pela sua importância e aplicação: dinamômetro de Bekk que serve para determinar da resistência dinâmica do papel,dinamômetro de mola que é usado para medir o peso de um corpo e por ultimo o dinamômetro hidráulico e basicamente utilizado para medir passos.
Figura de um Plano Inclinado
Objetivo da Pratica:
Mostrar a decomposição do peso em duas forças, uma paralela e a outra normal a um plano inclinado;
Estabelecer as equações que fornecem as componentes do peso no plano inclinado paralela e normal a ele.
Evidenciar aplicações do plano inclinado.
Tabela 1: Dados do coeficiente de atrito – Plano inclinado
	Superfície 
	emborrachada
	
	Superfície 
	 lisa
	
	Medidas
	 1
	 =tan 1
	Medidas
	 1
	 =tan 1
	1
	42
	
	1
	24
	
	2
	43
	
	225
	
	3
	44
	0,95
	3
	26
	0,49
	4
	46
	
	4
	27
	
	5
	47
	
	5
	28
	
	Média 
	
	
	Média 
	
	
Tabela 1: Dados do coeficiente de atrito – Plano horizontal
	Superfície 
	emborrachada
	Superfície lisa
	
	Força aplicada (N)
	Ocorre movimento?
	Força aplicada (N)
	Ocorre movimento?
	0,79
	Não
	0,30
	Não
	0,81
	Não 
	0,32
	Não
	0,83
	Sim
	0,34
	Sim
	0,85
	Sim
	0,36
	Sim
	0,87
	Sim
	0,38
	Sim
	0,89
	Sim
	0,40
	Sim
Observação: O erro foi grande, pois o plano apresentava alguns arranhões, devido a isso tivemos um pouco de dificuldade para realizar o experimento.