Prática de Física: Equilíbrio de Corpo Rígido

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Universidade Federal do Ceará – UFC 
Centro de Ciências 
Departamento de Física 
Disciplina de Física Experimental para Engenharia 
Semestre 2019.1 
 
 
 
 
 
 
 
PRÁTICA 05 
EQUILÍBRIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aluno (A): Marisa Queiroz Mendonça 
Curso: Engenharia Ambiental 
Matricula: 473829 
Turma: 27 
Professor: Antônio Isael Paz Pires 
Data de realização da prática: 24/05/2019 
Horário de realização da prática: 10:00 – 12:00 
 
7 de junho de 2019. 
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1. Objetivos 
- Determinar o peso de um corpo através da resolução de um sistema de forças; 
- Medir as reações nos apoios de uma viga bi-apoiada, quando uma carga móvel é 
deslocada sobre a mesma; 
- Verificar as condições de equilíbrio. 
 
2. Materiais 
- Massa aferida 100 g; 
- Estrutura de madeira; 
- Massa desconhecida; 
- Balança digital; 
- Transferidor montado em suporte; 
- Material para desenho (papel, régua, esquadro e transferidor). 
 
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3. Introdução 
A aula teve como pauta o fundamento de equilíbrio. De acordo com o site Mundo 
Educação: “Um corpo está em equilíbrio quando a somatória de todas as forças que 
atuam sobre ele for nula, ou seja, igual a zero. De acordo com a Primeira Lei de 
Newton, quando a resultante das forças que atuam sobre um corpo é nula, o corpo 
permanece em seu estado de repouso (equilíbrio estático) ou em movimento retilíneo 
uniforme (equilíbrio dinâmico). Portanto, um objeto em equilíbrio pode estar em 
repouso ou em movimento retilíneo uniforme.” 
Além disso, equilíbrio pode ser classificado como: 
- Equilíbrio estável: quando um corpo realiza um movimento, mas volta para sua 
posição inicial; 
- Equilíbrio instável: quando sua posição de equilíbrio é perturbada e ao ser 
abandonado, fica mais longe da sua posição inicial; 
- Equilíbrio indiferente: quando seu estado de equilíbrio é modificado, o objeto 
encontra equilíbrio em uma nova posição. 
Utilizando do conceito relacionado acima, o esquema usado na aula prática estava 
em repouso e estava representado da seguinte maneira: 
 
 
 
 
 
 
Antes de dar início às atividades, foi explicado como as forças estavam 
relacionadas no sistema, principalmente a força de tração, que é crucial para a 
determinação da massa desconhecida e também foram apresentadas técnicas de 
desenho que ajudariam a determinar T2 e T3. 
 
 
 
Figura 1: Sistema em equilíbrio 
Fonte: Roteiros de Aulas Práticas de Física. DIAS 
LOIOLA, EDUARDO. 
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4. Procedimento 
Para a realização do experimento, de início, foi necessário medir os ângulos através 
de um transferidor acoplado a uma placa de madeira que estava atrás dos nós A e B 
(Figura1). Depois, com os ângulos encontrados, foram estabelecidas escalas (o professor 
recomendou de 2 ou 3 cm) para desenhar o paralelogramo no papel. 
Para o desenho desses paralelogramos: observando o nó A na Figura 1, os lados do 
paralelogramo seriam conforme as direções de T2 e T3, enquanto a diagonal deveria ser o 
oposto de T1. Após a determinação de uma escala para T’1, é possível dizer os valores de 
T1 e T2 medindo seus segmentos. 
No nó B, o procedimento é o mesmo (desenhar, analisar e medir), mas a força T4 que 
será levada em consideração para ter seu lado oposto (T’4) como diagonal, pois seu valor 
é igual a T3 (T4 = T3), basta olhar para o sistema (Figura 1). Se essas medidas no desenho 
estiverem realmente iguais, o sistema está correto. Após fazer todas essas análises, seria 
possível descobrir a massa do objeto. Já que o sistema está em equilíbrio, P1 = T1 e P1 = 
100gf no nó A. Basta fazer uma regra de três entre a massa e a escala; e entre a variável 
e o valor de T6 (que foi encontrado através dos segmentos do desenho). 
PROCEDIMENTO (1ª parte) 
1 – Certifique-se de que o peso P1 = 100gf no nó A está à esquerda e o peso 
desconhecido, Pd, no nó B à direita. 
2 – Meça os ângulos descritos e reproduza abaixo a geometria para cada nó; (use 5,0 
cm para representar 100gf). 
 
 
Figura 2: Parte do procedimento – Nó A Figura 3: Parte do procedimento – Nó B 
Fonte: Roteiros de Aulas Práticas de Física. DIAS 
LOIOLA, EDUARDO. 
Fonte: Roteiros de Aulas Práticas de Física. DIAS 
LOIOLA, EDUARDO. 
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FUNDAMENTO (2ª parte) 
EQUILÍBRIO DE UM CORPO RÍGIDO 
Para que um corpo rígido esteja em equilíbrio, é necessário que: 
a) A soma vetorial de todas as forças externas que atuam sobre ela seja nula; 
b) A soma vetorial de todos os torques externos que atuam sobre ele seja nula. 
Para uma barra uniforme de peso P2 e comprimento L, em equilíbrio sobre os 
apoios A e B, e com uma carga P1, que pode mover-se sobre a barra, sendo x sua 
posição em relação a extremidade esquerda, podemos escrever: 
RA + RB – P1 – P2 = 0 
P1x + P2L/2 – RAXA – RBXB = 0 
 
 
 
 
 
 
 Para a execução dessa segunda parte do experimento, o esquema da Figura 3 foi 
montado. Os pontos A e B são dinamômetros que deveriam estar a 20cm de cada uma das 
suas extremidades. A partir disso, o peso da barra poderia ser determinado através da 
leitura de dois dinamômetros de escala 0,2. O valor encontrado foi de 1,92N. 
 Em seguida, foi utilizado um peso de 50g para percorrer a barra de acordo com as 
posições indicadas na tabela a seguir, registrando os valores marcados pelos 
dinamômetros (RA e RB) em cada variação. 
3 – Faça a massa de 50g percorrer a barra (régua) de acordo com as posições indicadas 
na Tabela 1, a partir do 0 (extremidade), anotando os valores das reações RA e RB (leitura 
dos dinamômetros). 
Figura 3: Esquema para equilíbrio de 
um corpo rígido 
Fonte: Roteiros de Aulas Práticas de Física. DIAS 
LOIOLA, EDUARDO. 
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Tabela 1. Leitura dos dinamômetros 
 
 
 
 
 
4 – Trace, abaixo, em um mesmo gráfico, as reações RA e RB em função da posição x 
(cm); 
5 – No mesmo gráfico abaixo, trace os valores de RA + RB em função de x. 
 
5. Questionário 
 
1 – Qual o peso desconhecido obtido na balança? Qual o valor obtido pelo método 
descrito na 1ª parte desta prática? Qual o erro percentual do valor experimental 
em relação ao obtido com a balança? 
 O peso obtido na balança foi de 71,7g, o valor obtido pelo método da prática foi 
de 70gf e o erro percentual foi de aproximadamente 2,3%. 
 
2 – Some graficamente T1, T2 e T3 (use 5,0 cm para representar 100 gf). 
x (cm) RA (N) RB (N) RA + RB (N) 
0 0,80 1,66 2,46 
20 0,94 1,48 2,42 
40 1,10 1,32 2,42 
50 1,20 1,24 2,44 
60 1,28 1,14 2,42 
80 1,44 1,00 2,44 
100 1,60 0,82 2,42 
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3 – Qual o peso da régua (barra) utilizada na 2ª Parte? Em N e em gf. 
 Com a leitura dos dinamômetros obtemos 1,92 N, o que equivale a 195,92 gf. 
 
4 – Verifique, para os dados obtidos com o peso na posição 80 cm sobre a régua, 
se as condições de equilíbrio são satisfeitas (equações 5.1 e 5.2). Comente os 
resultados. 
P1x + P2L/2 – RAXA – RBXB = 0 
0,05 × 0,8 + 1,92/2 – 1,44 × 0,2 – 1,00 × 0,8 = 0 
0,04 + 0,96 – 0,288 – 0,8 = 0 
 – 0,088 = 0 
O que se pode observar é que o corpo não está totalmente em equilíbrio, mas que está 
bem próximo, pois o valor é quase 0. 
5 – Calcule os valores esperados para as reações RA e RB (em gf) medidas nos 
dinamômetros, para uma régua de 140 cm e 120 gf e um peso de 40 gf colocado 
na régua na posição x = 100 cm. Considere que um dos dinamômetros foi 
colocada na posição 20 cm e o outro na posição 100 cm. 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: autor 
Fonte: autor 
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6. Conclusão 
Com a conclusão desta aula experimental, foi possível obter um conhecimento 
mais abrangente acerca do equilíbrio. Também se identificou as forças presentes que 
têm o mesmo módulo e sentidos diferentes em um mesmo sistema e, com isso, 
concluir que nessas condições, as forças se anulam e a resultante é nula, obtendo 
estado de equilíbrio. Ainda foi ensinado como reproduzir vetores no papel com seus 
ângulos e como traçar as retas paralelas para realização do que foi pedido, como a 
massadesconhecida do objeto, conciliando técnicas de desenho e conceitos físicos. 
Foi possível identificar também as condições de equilíbrio de um corpo com a 
execução da parte 2 e calcular seu estado de equilíbrio. Como a soma dos 
dinamômetros não mudava significativamente, por mais que o a massa do objeto a ser 
movido ficasse em extremidades da tábua ou não. Vale ressaltar ainda sobre as 
conversões das medidas de grama-força e Newton 
 
7. Referências 
 Publicado por: Mariane Mendes em Mundo Educação. Equilíbrio estático 
e dinâmico. <https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/equilibrio-
estatico-dinamico.htm> Acesso em 06/06/2019. 
 Imagens: Roteiros de Aulas Práticas de Física. DIAS LOIOLA, EDUARDO 
 
 
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/equilibrio-estatico-dinamico.htm
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/equilibrio-estatico-dinamico.htm