Plano Inclinado

Prévia do material em texto

Sumário
	1. Introdução……………………………………………………………………….
	01
	2. Contextualização………………………………………………………………..
	02
	 2.1 Contextualização Histórica…………………………………………………...
	02
	 2.2 Contextualização Conceitual……………………………………………….....
	02
	3. Aplicações Práticas do Plano Inclinado……………………………………….
	05
	4. Síntese da Atividade……………………………...……………………………..
	07
	5. Referências……………………………………………………………………....
	08
1. Introdução 
	Este trabalho, elaborado no âmbito da disciplina de Física I, é referente à prática realizada em laboratório e relacionada ao reconhecimento das condições de equilíbrio de um móvel em um plano inclinado. Ao longo deste serão abordados conceitos e estudos relacionados ao funcionamento do plano inclinado, bem como sua origem e utilização ao longo da história, em meio aos estudos que desenvolveram-se em paralelo ao seu uso, e apresentar ainda outras utilizações cotidianas do mesmo.
	A compreensão dos processos relacionados ao plano inclinado no âmbito da física faz-se necessária tendo em vista o amplo campo no qual este se aplica na área das Engenharias. Tal atividade, em concordância com os conhecimentos obtidos em sala, fez-se importante para o entendimento de inúmeros efeitos práticos da decomposição da força peso, por exemplo, bem como, relacionados às forças de atrito estático e cinético.
2. Contextualização
 2.1 Histórica 
Indícios apontam que o plano inclinado, provavelmente tenha sido criado na Grécia antiga, pelo sábio e filósofo Arquimedes, considerado pelos historiadores, o primeiro engenheiro que surgiu. Apesar das poucos relatos e documentos que comprovam os estudos de Arquimedes, ele dedicou a sua vida no estudo de máquinas simples. 
Seus conceitos e ferramentas são aplicadas até hoje para desenvolver trabalhos. Arquimedes foi pioneiro no estudo do plano inclinado, polias e roldanas e a alavanca. Esses três sistemas simples são a base de qualquer máquina ou ferramenta criada pelo homem a partir de então. Arquimedes também é de grande importância para o estudo da física, já que suas máquinas servem de estudo base para qualquer engenharia.
Um exemplo histórico do uso de planos inclinados, é o das construções das pirâmides do Egito. Até hoje, as pirâmides é tema de discussões sobre a possibilidade de construções das mesmas, por uma civilização escassa de recursos tecnológicos. Descobertas arqueológicas indicam o uso de planos inclinados e alavancas para mover os gigantescos e pesados blocos das pirâmides.
Os planos inclinados eram usados para carregar os blocos paras a camadas superiores, onde eram puxados através de cordas, por força manual. Os blocos eram colocados sobre toras de madeiras, que eram umedecidas para reduzir o atrito e facilitar o deslocamento dos blocos. Nota-se que a medida que as camadas das pirâmides eram sendo finalizadas, o plano inclinado tinha sua altura aumentada até o andar seguinte, e por conseguinte, para manter um ângulo favorável para que ocorresse o deslocamento, o seu comprimento também deveria ser aumentado. 
2.2 Conceitual
O plano inclinado é uma superfície plana que tem um de seus lados elevados, formando um ângulo com o chão. A grande utilidade e importância do plano inclinados, se deve ao fato que, por exemplo, para elevar um bloco a uma superfície acima da que se encontra o bloco, a força que deve ser realizada, será menor que o peso do bloco. Levando como exemplo a imagem abaixo, a força que deve ser feita na primeira figura é igual ao peso do bloco. Na segunda figura, com a decomposição vetorial, a força necessária é apenas uma parte do peso do bloco, variando conforme o ângulo.
Se identificarmos todas as forças que atuam sobre um bloco em um plano inclinado, inclusive o atrito, temos:
-Força Peso (P): Na imagem a força peso está sendo representada pelo sua fórmula, que consiste em multiplicar a gravidade do planeta pela massa do corpo: P=m.g. A força peso em uma superfície reta é sempre perpendicular à mesma. No caso de um bloco em um plano inclinado, a componente peso se divide em:
.Força Peso: P=m.g
.Força paralela ao plano: Px=P.sen θ 
.Força perpendicular ao plano: Py=P.cos θ
Onde:
m: massa do bloco
g: aceleração da gravidade
θ: ângulo entre as superfícies
-Força Normal (N): A força normal é a força que a superfície faz contra o bloco, e resposta a força peso. No plano inclinado, ela é perpendicular à superfície do mesmo, logo, fazendo o diagrama das forças, nota-se que ela é paralela à força Py. Logo, para calcular seu módulo, basta iguala-la a força Py: N=Py=P.cos θ
Onde:
P: força peso exercida pelo bloco
θ: ângulo entre as superfícies
-Força de Atrito (Fa): A força de atrito é uma força que está sempre contrária ao movimento, resultante das irregularidades dos materiais que formam os objetos ou superfícies. Em muitos materiais a olho nu, não é possível notar as pequenas ranhuras que existem, mas são estas que “enroscam” nas ranhuras de outros materiais, causando uma força contrária ao movimento.
A força de atrito se divide em dois tipos diferentes de atrito, o estático e o dinâmico. Como o nome já diz, o atrito dinâmico atua em corpos que estão em movimento, causando a desaceleração. Logo, o atrito estático atua em corpos em repouso, sendo que para ocorrer o movimento, deve se aplicar uma força maior que este atrito.
Para se calcular a força de atrito, tanto estático, quanto dinâmico temos:
Fat=µ.N
Onde:
Fat: força de atrito
µ: coeficiente de atrito
N: força normal
3. Aplicações Práticas do Plano Inclinado
Rampa: A força para empurrar qualquer peso é reduzida com a ajuda de uma rampa, já que devemos realizar uma força que seja maior que somente uma das componentes. Quanto menor o ângulo, menor a intensidade da força. 
No exemplo abaixo, podemos observar um homem empurrando um cilindro com a ajuda de uma rampa. O cilindro pesa 240N.
Quanto menor o ângulo, menor a força a ser realizada sob o cilindro, porém, maior a distância a ser percorrida.
Cunha: Foi utilizada historicamente para o tipo de escrita Cuneiforme. A cunha é um objeto formado por dois planos inclinados unidos pela base, formando um prisma. Pode ser utilizada para cortar vários materiais e é feita de metal ou madeira. O machado é um exemplo de cunha.
Parafuso: O parafuso reduz-se a um plano inclinado, disposto em hélice, na superfície de um cilindro. Podemos usar como exemplo um triângulo retângulo de papel enrolado em um lápis
O passo do parafuso seria a altura do plano inclinado, a saliência seria os filetes e a base seria a circunferência do parafuso. O filete correspondente da porca é o de mesmo sulco que o passo do parafuso. Existem dois tipos de porca: 
Fixa : A rotação do parafuso determina a translação do mesmo em relação à porca, onde o parafuso avança conforme uma força é aplicada sobre ele, chegando a um limite.
Móvel: A rotação do parafuso determina a rotação da porca. É o caso do trabalho de um parafuso-sem-fim que se engrena em uma roda dentada.
4. Síntese da Atividade
Pela utilização do aparelho disponibilizado no laboratório de física, foi possível estabelecer um plano inclinado e realizar-se inúmeras observações acerca do funcionamento de um plano inclinado, de tal forma que:
Inicialmente, ao zerar-se o dinamômetro verticalmente, observou-se que o carrinho, com o lastro, e as massas, tinham um peso de 1,6N;
Ao zerar-se o dinamômetro em um plano inclinado de 30 graus, verificou-se que sua marcação era equivalente ao valor esperado da Px, componente da força peso paralela ao plano, cujo módulo era 0,8N;
Também analisou-se que a força que seria responsável por provocar o movimento do carrinho, caso este fosse solto no plano inclinado, é a própria Px;
A força de tração, na corda, que possui sentido contrário à Px, deveria apresentar o mesmo módulo desta, mas apresentou valor um pouco menor, devido ao atrito do carrinho no sistema, de modo que como o sistema não estavalivre de atrito, a Px passou a ser equivalente à soma da Fat e a força T.
Finalmente, na medida em que o ângulo entre a superfície e o plano inclinado aumentava, os valores da Px tendiam a 1,6N, o que corresponde ao real peso do sistema carrinho+lastro+massas, e a Py, equivalente à força normal, tendia a 0N, uma vez que o contato entre o sistema e o plano ficava cada vez menor.
5. Referências
A HORA DA EDUCAÇÃO. A construção das piramides do Egito, Disponivel em: https://toinhoffilho.blogspot.com/2011/11/historia-construcao-das-piramides-do.html. Acesso em 18/11/2018.
COLA DA WEB. Plano Inclinado , Disponivel em : https://www.coladaweb.com/fisica/mecanica/plano-inclinado. Acesso em 18/11/2018.
SÓ FÍSICA. Plano Inclinado , Disponível em: https://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/pi.php. Acesso em 19/11/2018.
TODA MATÉRIA. Plano Inclinado, Disponivel em: https://www.todamateria.com.br/plano-inclinado/. Acesso em 19/11/2018.
INFOESCOLA. Força de Atrito, Disponivel em : https://www.infoescola.com/mecanica/forcas-de-atrito/. Acesso em 19/11/2018.
NETTO, Luiz Ferraz. Máquinas Simples: Parte 4 - Planos Inclinados. 2011. Disponível em: <http://www.feiradeciencias.com.br/sala06/06_RE04.asp>. Acesso em: 19/11/2018.
PRASS, Alberto Ricardo. Plano Inclinado. Disponível em: <http://www.fisica.net/mecanicaclassica/planoinclinado.pdf>. Acesso em: 19/11/2018.
SEED. SECRETARIA DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA. Máquinas e rendimento mecânico. Disponível em: <http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/16292/533TE.htm?sequence=5>. Acesso em: 20/11/ 2018.