A Mesa de Forças

                                                                                       

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

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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