A COMPOSIÇÃO E DECOMPOSIÇÃO DE FORÇAS

COMPOSIÇÃO E DECOMPOSIÇÃO DE FORÇAS (EXPERIMENTO 05)

        O Teorema de Varignon nos diz que o momento resultante sobre um sistema de forças concorrentes é igual à soma dos momentos das forças aplicadas. Esse teorema foi descoberto pelo matemático Simon Stevin, mas a atual forma do teorema deve-se ao matemático francês Pierre Varignon. As forças resultantes podem ser aplicadas em várias situações do nosso dia-a-dia, como guindastes, pontes e estádios, já que há repouso quando os reponsáveis pelo movimento se compensam. Daí, sobre o corpo que está em repouso, podemos falar que está em equilíbrio e sempre que as forças forem relacionadas como uma grandeza vetorial, não se pode esquecer da primeira lei de Newton: a inércia, que nos diz que se um objeto não recebe nenhuma força exercida sobre ele, a tendência é que ele permaneça em seu estado natural, logo, o repouso.        

        A prática realizada no dia 13 de novembro de 2014 no laboratório de mecânica clássica com o objetivo de indentificar e determinar a equilibrante de um sistema de duas forças colineares ou não-colineares, teve como materiais utilizados o painel metálico, a escala ângular, o dinamômetro de fixação magnética, fios de nylon com áneis e um gancho lastro com várias massas.

        O primeiro passo da prática foi posicionar dois dinamômetros no painel metálico formando um ângulo de 120 entre si, assim, posicionando cada um em 60° e o terceiro dinamômetro para baixo sempre regulando para que fiquem no ponto médio do painel. As forças encontradas foram de F1=0,36N, F2=0,32N e F3=0,38N. Pela lei dos cosenos, temos FR2 =F12 + F22 + 2 F1F2cos α, Raiz de F= 0,64N, a força resultante para esse sistema entre em equilíbrio.

        O segundo passo foi formar um ângulo de 90° entre duas forças, ou seja, cada uma com 45 graus, com o terceiro para baixo formando um ângulo de 135°, onde foram encontradas as seguintes forcas: F1=0,32N, F2=0,32N e F3=0,48N.

        A terceira parte do experimento foi posicionar os dinamômetros superiores com o ângulo de 60° entre si, com o dinamômetro 3 ficando ainda na vertical e analisar o  módulo da força resultante a medida que o ângulo entre as forças dos dinamômetros superiores forem diminuindo. As forças encontradas foram de F1= 0,62N, F2= 0,62N e F3=0,98N. Conforme as forças em F1 e F2 forem dimuindo, a forca resultante também irá diminuir.

        A quarta e última parte do experimento, consistiu em substituir o terceiro dinamômetro por um gancho com várias massas acopladas e determinar o valor das mesmas, onde as forças encontradas foram F1=0,56N e F2=0,60N. A partir da lei dos cossenos achamos a força resultante que foi de 0,82N.

Com a prática realizada podemos demonstrar as fórmulas e teorias algébricas da composição e decomposição de forças, e a prática com as forças concorrentes foi essencial pois com ela podemos denotar o efeito na resultante do ângulo formado pelas forças.

EQUILIBRIO EM UM PLANO INCLINADO (EXPERIMENTO 06)

        Quando um corpo está em um plano inclinado sem alguma suspensão, ele precisa, no mínimo, de uma força injetada no sentido contrário para que assim não caia devido a força que a gravidade atua sobre o peso. Para o corpo não cair é necessário um equilíbrio, onde o mesmo no plano inclinado é caracterizado pela ação de duas forças de direções iguais, de mesmas intensidades e de sentidos contrários, que são a força peso e a força normal (forca de contato).

        Nessa prática foi utilizado um plano inclinado com ajuste angular regulável, duas massas de 50g, um carrinho com conexão para dinamômetros e um dinamômetro. Para iniciarmos o experimento verificamos se o dinamômetro estava zerado (caso não estivesse teríamos que regular ele para assim pesar o carrinho para saber sua força peso com as massas acopladas). Ajustando o plano inclinado para ter a inclinação de 30° e acoplar o carrinho no plano conectado no dinamômetro, foi aposto para nós encontrarmos o P do carrinho e a massa do carrinho, utilizando a decomposição das forças no eixo x e y, mas como nao havia movimento em y por causa do equilíbrio das forças, encontramos no somatório das forças em x que o P do carrinho foi de 1,52N. Com a equação P= mg achamos a massa do carrinho, que foi de 0,155kg.

        A partir desse experimento foi possível reconhecer os efeitos das forças no móvel, que foram elas: tensão, normal e atrito, no qual podemos relacionar todas elas com a aceleração da gravidade.

CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA (EXPERIMENTO 07)

Sendo a energia com a capacidade de realizar trabalho, a energia mecânica é muito presente no nosso dia-a-dia, sendo a soma de duas energias, tendo como fórmula Em= Ec + Ep, sendo Ec energia cinética e Ep energia potencial.

A energia cinética é aquela que trabalha o movimento entre os corpos, quando um destes recebe uma energia através de um trabalho efetuado. Já a energia potencial é aquela que pode ser armazenada em um sistema e pode ser transformada em energia cinética. É importante que a gente tenha conhecimento sobre a teoria da conservação das massas, que é a teoria que alega que nenhum sistema - seja ele físico ou químico - pode eliminar uma matéria, pois em determinadas situações o corpo pode apresentar somente uma das duas energias. Por fim, a conservação da energia mecânica, sem a atuação de agentes externos, é a energia mecânica conservada e constante.