Física 2 Experimento 1 Força e Pressão Relatório

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RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL II – DIFERENCIAÇÃO DE FORÇA E PRESSÃO 
 
REPORT ON EXPERIMENTAL PHYSICS II - DIFFERENTIATION OF FORCE AND 
PRESSURE 
 
 
 
 
 
 
 
 
Faculdade Estácio de Sá 
Turma CCE1155 – Noite – Física Teórica Experimental I 
 
 
Resumo: Este relatório descreve o experimento realizado em aula prática experimental 
ministrada pela professora Juliana Nunes Oliveira Pinto, em laboratório, no dia 21/02/2018, 
voltado à diferenciação entre as grandezas força e pressão, comprovar na prática os conceitos 
destas e concluir que os sólidos transmitem integralmente a força que é aplicada sobre eles. 
 
Palavras chave: Área. Grandeza. Unidades. Força. Pressão. 
 
Abstract: This report describes the experiment carried out in a practical experimental class taught 
by Professor Juliana Nunes Oliveira Pinto, in a laboratory, on February 21, 2018, focused on the 
differentiation between force and pressure magnitudes, to prove in practice the concepts of these 
and to conclude that the solids transmit integrally the force that is applied on them. 
 
Keywords: Area. Greatness. Units. Strength. Pressure. 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
O experimento realizado em laboratório mostrou na prática os conceitos de força 
e pressão utilizando instrumentos próprios, como por exemplo, o dinamômetro. 
 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
O conceito de pressão está vinculado ao conceito de força, mas são grandezas 
físicas completamente diferentes. 
Quando aplicamos uma força F em uma área A, conforme na figura abaixo: 
 
 
A força F terá duas componentes, uma perpendicular (FN) e outra tangencial (Ft) 
à área A. No nosso curso vamos nos concentrar na componente normal (FN) que 
dá origem a Pressão de Compressão, deixando a componente tangencial (Ft), 
cisalhamento, para Resistência dos Materiais. (LUCIANE M. DE BARROS, 2016, 
pág 18) 
 
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Estas duas grandezas são expressar por: 
 
Força F = m . a, ou, F = m . g para força peso, e tem como unidade de medida o 
N(Newton). 
 
m = massa 
a = aceleração 
g = aceleração da gravidade 
 
Pressão: Fn / A, e tem como unidade de medida o N/m² / Pascal. 
 
Fn = força normal 
A = área 
 
3. METODOLOGIA (DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO) 
3.1 Os seguintes materiais foram utilizados neste experimento: 
 
1 tripé com sapatas niveladoras (peso médio 50N); 
1 dinamômetro 2N (dispositivo que mede o resultado de uma força); 
2 ganchos lastro (corpo de conexão); 
1 massa acoplável com 0,5N de peso; 
1 ímã em barra; 
1 paquímetro 
1 folha de papel milimetrado; 
1 percevejo; 
1 borracha de apagar. 
 
3.2 Descrição do experimento: 
 
Quanto aos conceitos de força, tendo como base o roteiro dado pela professora 
para realização do experimento, iniciamos relembrando a natureza vetorial de 
uma força (módulo, direção e sentido), e sua unidade de medida (N - Newton). 
Em seguida dependurando no dinamômetro uma unidade de gancho lastro foi 
possível determinar seu peso. Em seguida adicionando mais uma unidade de 
gancho lastro com uma massa acoplável, foi possível determinar, através do 
dinamômetro o peso do conjunto dois ganchos e uma massa. Calculando a 
diferença entre este último peso e o primeiro, chegamos ao peso de um gancho 
lastro com uma massa acoplável. 
 
Quanto aos conceitos de pressão, utilizando o paquímetro verificamos as medidas 
de área da borracha, do imã e do percevejo. Então, apoiamos o imã (preso ao 
tripé) verticalmente sobre a borracha, onde constamos não haver deformação 
visível da borracha. 
Em seguida prendemos o percevejo à ponta do imã, e novamente apoiamos o 
conjunto (tripé+imã+percevejo) sobre a borracha, onde constatamos que o 
percevejo perfurou a borracha, apesar de a força peso ser igual nos dois casos. 
Determinamos a áreas do imã e do percevejo. 
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Determinamos o quociente entre módulo da força e área de atuação nos casos 
com e sem o percevejo. 
Consideramos o fato de uma força F=50N atuando num ângulo de 60° com a reta 
normal e sua expressão: Fcos60 / área. 
E por fim, determinamos a pressão dos pés de uma pessoa sobre o chão. 
Apresentaremos no próximo tópico os resultados obtidos. 
 
4. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS DADOS 
 
4.1 Dados obtidos. 
 
Quanto aos conceitos de força analisados, os dados obtidos através deste 
experimento se resumem abaixo conforme tabela 1: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 1 
 
Quanto aos conceitos de pressão analisados, os dados obtidos se resumem 
abaixo conforme tabela 2. 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 2 
 
4.2 Respondendo às questões propostas 
 
• Qual é a unidade utilizada para medir a força no SI? 
 
Newton (N) 
 
• Determine o peso do gancho lastro. 
 
0,06N 
 
• Puxe levemente para baixo o gancho lastro (corpo de conexão). Descreva o 
observado. 
 
Objeto Cálculo Peso obtido 
1 massa acoplável - 0,5N 
1 gancho lastro - 0,06N 
2 ganchos + 1 massa - 0,62N 
1 gancho + 1 massa 0,62 - 0,06 0,56N 
Objeto Área (m²) Peso obtido 
Borracha - - 
Imã 0,000000126 0,06N 
Percevejo 3,97 x 10^5 0,62N 
 0,62 - 0,06 0,56N 
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Há uma força de resistência no sentido contrário. 
 
• Interprete fisicamente o valor obtido. 
 
O valor obtido representa a força peso, aplicada pelo gancho, referente à sua 
massa x aceleração da gravidade (m x g). 
 
• Determine por diferença o peso do conjunto formado por um gancho lastro e 
uma massa acoplada. 
0,62N (2 ganchos + 1 massa) 
0,62 – 0,06 = 0,56N (1 gancho + 1 massa) 
 
• Como você justifica a força peso do gancho lastro (corpo de conexão) ter 
atuado no dinamômetro? 
Isto se deve ao fato de o gancho possuir uma massa, e também estar sujeito à 
aceleração da gravidade, como o outro gancho e a massa. 
 
• Verifique a validade da seguinte afirmação: “O corpo de conexão é um sólido 
que transmitiu que transmitiu a força de tração aplicada sobre ele ao 
dinamômetro”. 
 
É valida, pois constatamos a medição desta força no dinamômetro. Esta força ser 
refere à força peso, que no caso atua como uma força externa. 
 
• Descreva o observado entre a borracha e o imã. 
 
Não há deformação visível da borracha. 
 
• Descreva o observado entre a borracha e a ponta do percevejo. 
 
O percevejo perfurou a borracha. 
 
• As forças que atuaram contra a borracha eram diferentes? 
 
Não. O que mudou foi a área de contato. 
 
• Determine a área aproximada (em m²) da seção reta do imã (neste caso não 
havia o ima medimos a ponta do tripé) 
 
18mm x 7mm = 0,018 x 0,007 = 0,000126m² 
 
• Determine a área aproximada (em m²) da ponta do percevejo. 
 
0,000000126m² 
 
• Determine o quociente entre o módulo da força aplicada e a área de atuação 
da mesma quando você utilizou o imã em contato com a borracha. 
 
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50 / 0,000126 = 396.825,4 = 3,97 x 10⁵ Pa 
 
• Determine o quociente entre o módulo da força aplicada e a área de atuação 
da mesma quando você utilizou o percevejo em contato com a borracha. 
 
20 / 0,000000126 = 396825396,8 = 3,97 x 10⁷ Pa 
 
• Vamos considerar uma força F = 50N atuando sob um ângulo de 60° com a 
reta normal no ponto de aplicação. Qual a expressão matemática que permiti 
calcular o quociente entre a força normal aplicada sobre o percevejo e a área 
da superfície? Identifique cada termo. 
 
FN = F.Cosα / A 
 
(F=força / FCosα = Componente da força normal / A=área) 
 
• Determine a pressão exercida pelos pés de uma pessoa de uma pessoa sobre 
o chão. 
 
Área dos pés: 2 x 0,20 x 0,10 = 0,04m² 
Massa do corpo: 70Kg = 700N 
 
P = 700 / 0,04 = 17,5 Mpa 
 
• Você recomenda, em termos de pressão, alguém atravessar um terreno 
lamacento sobre pernas de pau? 
 
Não, pois há redução da área de contato, aumentando a pressão e facilitando o 
afundamento. 
 
• Cite um exemplo onde duas forças diferentes produzem pressões iguais. 
 
Elevadorhidráulico automotivo 
 
• Justifique, em termos de pressão, o motivo pelo qual é mais fácil caminhar na 
areia com os pés descalços do que com sapatos de salto. 
 
O salto diminui a área de contato aumentando a pressão e facilitando o 
afundamento. 
 
 
5. CONCLUSÃO 
 
Pode-se concluir que as grandezas força e pressão estão diretamente 
relacionadas, mas são distintas. Sendo a força uma grandeza vetorial e a pressão 
uma grandeza escalar. 
Através dos materiais (instrumentos) podemos observar que a força aplicada 
sobre um sólido é inteiramente transmitida pelo mesmo. 
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Vimos também que, uma força aplicada de forma perpendicular (eixo força 
normal) sobre uma determinada área gera “pressão” nesta superfície causando 
sua deformação, conforme vimos ao colocarmos o percevejo em contato com a 
borracha, e aplicarmos uma força sobre ele. A pressão é inversamente 
proporcional à área. Ou seja, uma mesma força aplicada em área diferente 
produzirá pressões diferentes, sendo que, quanto menor for a área maior a 
pressão. 
 
6. REFERÊNCIAS 
 
[2] Luciane M. de Barros, Física Teórica Experimental II, SESES, v.1, 2016; p.23-
33. 
http://www.brasilescola.com/fisica/pressao.htm