FÍSICA EXPERIMENTAL I-relatorio 9

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FÍSICA EXPERIMENTAL I
Sistema de polias
Grupo:
Gabriel Coelho Pimentel– matr.: 201603462503
Thiago dos santos rodrigues – matr.: 201502065541
Claudio silva de jesus –matr.: 201601151926
Davi Santos de Araújo – matr.: 201602814937
CCE0847-1005
      Terça – 7:50h
Prof.: Wallace Robert
Cabo Frio
08/11/2016
1. TÍTULO: 
 Sistema de polias.	
2. OBJETIVO: 
	Observar a vantagem mecânica do sistema de polias.
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA:
 O homem sempre procurou maneiras de facilitar sua vida criando técnicas, ferramentas e dispositivos mecânicos (máquinas) geralmente constituídos de uma única peça, capazes de reduzir esforços ou dar comodidade para uma pessoa na execução da alguma atividade ou trabalho. Por exemplo: para uma pessoa elevar um caixote é utilizado uma máquina simples chamada de roldana ou polia, na qual a força necessária (motora) é aplicada de maneira mais cômoda e com menos esforço em alguns casos.
 Polia ou roldana é uma máquina simples constituída de uma roda leve e giratória em torno de um eixo central, com uma fenda ao longo da lateral do disco por onde se passa um fio leve, flexível e inextensível (conforme a figura abaixo).
 
 
 As polias podem ser:
a) Polia fixa que tem seu eixo preso a um suporte rígido, que lhe permite apenas o movimento de rotação, impedindo qualquer translação. As forças agem nos extremos do fio.
b) Polia móvel tem seu eixo livre, permitindo rotações e translações. Este tipo de polia é sustentado sobre o próprio fio e a força resistente (a ser superada ou equilibrada) é aplicada no eixo da polia, enquanto a força motora age no extremo livre do fio.
 Numa polia fixa como a da figura abaixo, a força realizada F para elevar um peso P, supondo que a polia esteja sem atritos, é exatamente igual em modulo, se a corda estiver tangenciando a roldana. 
 O trabalho realizado para elevar o objeto de uma certa distância d é , que é exatamente o trabalho realizado pela força peso. Nesta nova posição, o objeto ganha energia potencial.
 Se for usada uma polia móvel juntamente com outra fixa, como mostra a figura abaixo, a força necessária será a metade, mas o deslocamento da mão será o dobro do deslocamento da massa M. A velocidade de elevação da massa será a metade da obtida no caso anterior.
 Nas polias temos as seguintes forças:
a) força motora (FM): que corresponde a força que se aplica à máquina.
b) força resistente (FR): é a força a ser equilibrada ou superada pela força motora, podendo estar aplicada em um ponto diferente.
 Por exemplo, é comum ver-se em construções um operário levantar um balde de um andar para outro puxando uma corda que passa por uma polia. A força motora é a força que o operário faz para puxar a corda e a força de resistência é o peso do conjunto (balde e seu conteúdo).
 A quantidade de energia que é transferida a um sistema para que o seu estado de repouso ou o módulo de sua velocidade seja alterado é chamado de trabalho. No exemplo do operário que levanta o balde através da corda que passa pela polia, a força motora exercida pelo operário realiza trabalho motor que é o quanto de energia que o operário transfere ao sistema e para a força resistente temos trabalho resistente, pois o peso do balde tem sentido contrário ao movimento.
 Quando se utiliza uma máquina o interesse é fazê-lo de modo que a força motora seja, de preferência, menor que a força resistente e com isso, define-se uma grandeza chamada de vantagem mecânica (Vm) de uma máquina que é a proporção entre os módulos da força resistente e da força motora aplicada.
Vm = FR/FM
 A vantagem mecânica (Vm) exprime a existência ou não da redução de esforço, ou seja:
Vm = 1: não há nem vantagem nem desvantagem mecânica, isto é, não há redução nem acréscimo de esforço para equilibrar ou deslocar a força resistente.
Vm >1: que é a situação, obviamente, mais interessante pois nesse caso a máquina reduz esforço.
Vm < 1: temos uma desvantagem mecânica neste caso não haverá interesse em se utilizar ou empregar a máquina.
 Em qualquer caso, o princípio da conservação do trabalho numa máquina continua sendo válido:
 Trabalho motor = trabalho resistente.
 Dessa forma, se a máquina permitir fazer economia de força (Vm > 1), o deslocamento da força motora deverá ser maior que o deslocamento sofrido pela força resistente, de modo que haja sempre igualdade entre o trabalho motor e o trabalho resistente.
 Polia fixa:
 A polia fixa tem seu eixo central fixo num suporte que é submetido por uma força T e em cada um dos extremos do fio são aplicadas a forças motora e resistente.
No equilíbrio, a resultante das forças deve ser nula e a resultante dos momentos das forças também, portanto:
FM = FR ; T = 2 FM = 2 FR e Vm = 1
 Polia Móvel:
 Numa polia móvel o eixo central pode sofrer translação e os ramos dos fios podem estar em certas direções, tais como:
a) paralelas, isto é, quando as direções das forças motora e resistente forem paralelas temos:
FM = 0,5 FR
b) formando um ângulo diferente de zero graus (não paralelos), então temos:
FM = FR/2.cos (alfa)
 A Vantagem Mecânica nas Polias Móveis é dependente do ângulo (alfa) correspondente entre as direções das forças motora e resistente. Pode-se analisar a Vantagem Mecânica, então, através do conhecimento da variação do cosseno do ângulo alfa.
4. METODOLOGIA:
	4.1. MATERIAL UTILIZADO
	Tripé universal, corda e peso.
 4.2. MONTAGEM
 4.3. PROCEDIMENTOS
 Neste procedimento testamos a vantagem mecânica do sistema de polias.
 1º procedimento: sentimos o peso na mão.
 2º procedimento: colocamos o peso em um sistema com uma polia fixa. Como mostrado no esquema abaixo:
 E percebemos que não exerce vantagem mecânica pois não exerce movimento de translação apenas de rotação, ou seja, apenas muda o sentido da força, as forças agem nos extremos dos fios.
 3º procedimento: colocamos o peso em um sistema com uma polia fixa e uma móvel. Como mostrado no esquema abaixo:
 Percebemos uma vantagem mecânica, pois foi aplicada da força para manter o peso em equilíbrio. 
 Mas o deslocamento da mão será o dobro do deslocamento da massa M e a velocidade de elevação da massa será a metade, em relação ao caso anterior.
 4º procedimento: colocamos o peso em um sistema com uma polia fixa e duas móveis. Como mostrado no esquema abaixo:
 Percebemos uma grande vantagem mecânica, pois foi aplicada da força para manter o peso em equilíbrio.
 Mas o deslocamento da mão será o dobro do deslocamento da massa M e a velocidade de elevação da massa será a metade, em relação ao caso anterior.
 5º procedimento: colocamos o peso em um sistema com uma polia fixa e três móveis. Como mostrado no esquema abaixo:
 Percebemos uma enorme vantagem mecânica, pois foi aplicada da força para manter o peso em equilíbrio.
 Mas o deslocamento da mão será o dobro do deslocamento da massa M e a velocidade de elevação da massa será a metade, em relação ao caso anterior.
 5. CONCLUSÃO
	Comparando os resultados obtidos após o experimento, observamos que estão bem próximos. Fizemos um experimento estudando o sistema de polias, e observamos sua vantagem mecânica. 
 Vimos que quanto maior a vantagem mecânica menor força será aplicada para levantar um peso graças ao sistema de polias, porem maior tempo levara para o peso ser levantado. Vimos como é útil utilizar o sistema de polias para levantar objetos muito pesado. Comprovando assim na prática que o procedimento realizado comprova a teoria.
 6. BIBLIOGRAFIA
	http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=pmd&cod=_pmd2005_i2102.
 http://efisica.if.usp.br/mecanica/basico/maquinas/polia/.