A Mesa de Forças
Por: cicero luz • 28/8/2018 • Relatório de pesquisa • 1.849 Palavras (8 Páginas) • 208 Visualizações
Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Campus Regional – Instituto Politécnico
Laboratório de Física I
Experimento: Mesa de Forças
Instrutor: Luiz Rosalba
Membros do Grupo: Cícero Vieira Luz
Hudson Thadeu Souza Soares Júnior
Guilherme Almeida Martins Soares
Experimento realizado: de novembro de 2011
Relatório entregue: de novembro de 2011
Objetivos:
- Operar com vetores a partir de exemplos experimentais e equilibrar três forças através de suas posições angulares entre ambas as forças.
Introdução:
Forças são grandezas vetoriais físicas, e, portanto tem sentido, direção e módulo e obedecem as leis da álgebra para soma, subtração e multiplicação de vetores. Esse conceito é de grande valia, pois podemos ao invés de analisar forças isoladas em um determinado corpo podemos analisar somente a resultante. Também conhecemos a segunda lei de Newton que postula que Considerando um corpo no qual não atue nenhuma força resultante, este corpo manterá seu estado de movimento: se estiver em repouso, permanecerá em repouso; se estiver em movimento com velocidade constante, continuará neste estado de movimento. Assim, pode-se de fato aplicar várias forças a um corpo, mas se a resultante vetorial destas for nula, o corpo agirá como se nenhuma força estivesse sendo aplicada a ele. Este é o estado comum de "equilíbrio" da quase totalidade dos corpos no cotidiano, já que sempre há, na proximidade da Terra, a força da gravidade ou peso atuando sobre todos os corpos. Um livro deitado sobre uma mesa está na verdade sofrendo a ação de pelo menos duas forças, que se equilibram ou anulam e dão-lhe a aparência de estar parado.
Metodologia:
Para realização do experimento utilizamos os seguintes materiais:
- Mesa de Força;
- Nível;
- Balança digital;
- Corpos de diferentes massas
- Transferidor
[pic 2][pic 3][pic 4]
[pic 5]
Desenvolvimento Teórico:
Uma partícula encontra – se em equilíbrio quando ela não sofre a ação de forças ou quando as forças que nela atuam se neutralizam. Desse modo, a força resultante na partícula será nula e ela poderá se encontrar em repouso ou em movimento retilíneo uniforme.
Uma vez dadas as massas, analiticamente pode-se calcular o peso ([pic 6][pic 7]. Com o valor dessa força, calcula-se suas componentes, pelas equações abaixo:
[pic 8][pic 9]
[pic 10][pic 11]
Onde: Fx é a decomposição de P no eixo x e Fy é a Decomposição de P no eixo y
Essas fórmulas são utilizadas quando a única força resultante no sistema é o peso da massa.
Uma vez encontrados [pic 12][pic 13] e [pic 14][pic 15], encontra-se a força resultante (R) e o ângulo resultante ([pic 16][pic 17]) pelas fórmulas respectivamente:
[pic 18][pic 19]
[pic 20][pic 21]
Toda medida tem a ela associada um erro. Na maioria das vezes esse erro não pode ser calculado, mas sim estimado.
A partir de um valor “confiável” compara – se essa medida usando o erro absoluto (E) de acordo com a seguinte fórmula:
[pic 22][pic 23]
Uma vez calculado o erro absoluto, pode-se obter o erro relativo através da seguinte fórmula:
[pic 24][pic 25]
Para expressar o valor de erro relativo em porcentagem, multiplica-se seu valor por 100.
Aparato Experimental:
Instrumento | Tara | Precisão | Numeração | Marca |
Transferidor | 360º | 2,5º | - - - - - - | - - - - - - |
Balança digital | 600 g | 0,05 g | - - - - - - - | - - - - - - - |
Resultados:
Caso | M1(g) | β1 | M2(g) | β2 | Experimental | Analítico | Erro Relativo | ||
Ē (N) | βE | Ā (N) | βA | ||||||
1 | 250 | 35º | 400 | 95º | 5,7 | 255º±2,5º | 5,6 | 252,6º | 1,78% |
2 | 100 | 40º | 200 | 100º | 2,8 | 260º±2,5º | 2,6 | 260,9º | 7,14% |
3 | 400 | 50º | 300 | 105º | 6,5 | 255º±2,5º | 6,1 | 253,2º | 6,15% |
Legenda:
M1: Valor da massa 1,
M2: Valor da massa 2;
β1: Ângulo que M1 faz com o eixo x
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