Relatorio Sobre Equilibrio

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Equipe:        

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Relatório técnico apresentado como requisito

parcial para obtenção de aprovação na

disciplina de Mecânica da Partícula, no curso

de Engenharia.

São José do Rio Pardo/2014

Mesa de Forças

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Sumário

1 INTRODUÇÃO.............................................................
2 DESENVOLVIMENTO....................................................
2.1 OBJETIVO GERAL.....................................................
2.1.1 Objetivos específicos..............................................
2.2 METODOLOGIA........................................................
2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS.............................
2.4 RESULTADOS, TRATAMENTO E ANÁLISE DOS DADOS EXPERIMENTAIS............................................................
3 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES................................
APÊNDICE A – Experimento com Mesa de Forças................
ANEXO A – Forças Encontradas com Resultante Nula..........
REFERÊNCIAS...............................................................

1) INTRODUÇÃO

Uma mesa de forças é composta pela ação de várias forças simultâneas aplicas em um mesmo ponto, com o objetivo de equilibra-las. Forças são definidas como grandezas vetoriais, possuem módulo, direção e sentido e obedecem as leis de soma, subtração e multiplicação vetoriais da álgebra. Um vetor pode ser decomposto em sub vetores para a análise de determinado comportamento.

2) DESENVOLVIMENTO

A Primeira Lei de Newton diz 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.”

Para isso é importante saber o que é equilíbrio. Em geral vamos nos referir ao equilíbrio como sendo a falta de movimento em relação à Terra. Isto é, ao dizer que um corpo está em equilíbrio, queremos dizer que todas as suas partes permanecem em repouso em relação à Terra com a passagem do tempo. Ou seja, todas as partes de um corpo dito em equilíbrio permanecem paradas em relação à Terra, não se aproximando nem se afastando dela, nem deslocando-se horizontalmente em relação à Terra. Enquanto um objeto está parado em nossas mãos, dizemos que ele está em equilíbrio. Enquanto está caindo, deixa de estar em equilíbrio:

∑ Fx = 0 e ∑ Fy = 0 garantem o equilíbrio de translação; ∑ M = 0 garante o equilíbrio de rotação.

A partir do postulado de Newton podemos afirmar que se aplicarmos várias forças em um corpo, e sua resultante vetorial for nula, o corpo se manterá em equilíbrio, como se nenhuma força estivesse sendo aplicada a ele. Assim como vários objetos do nosso cotidiano, como por exemplo, um objeto em repouso em cima de uma mesa possui pelo menos duas forças agindo sobre ele, devido a força de atração do objeto com a Terra, que se equilibram anulando sua resultante vetorial, fazendo com que o objeto permaneça em equilíbrio estático em relação à Terra, dando-lhe a aparência de estar parado.

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Para facilitar os cálculos para determinar se um sistema está em equilíbrio estabelecemos duas linhas perpendiculares, assim como o plano cartesiano, e dividimos um vetor um sub vetores projetando-os nos eixos X e Y do sistema. Se as forças projetadas nos eixos forem de mesmo módulo e direção, porém de sentidos opostos, as forças se anularam demonstrando que o sistema está em equilíbrio.

Na hora de fazer os cálculos devemos prestar atenção nas unidades de medidas das grandezas, se adotarmos o sistema internacional como unidade de medida deve-se usar massa em quilo e o peso em Nilton. Usando uma calculadora científica para fazer os cálculos chegaremos a um resultado mais preciso, devido a sua capacidade de obter valores com o maior número de algarismos significativos possíveis. Se caso for necessário fazer a pesagem de algum objeto, é aconselhado o uso de uma balança de precisão, que também garante um resultado mais preciso.

2.1) OBJETIVO GERAL        

Estabelecer o equilíbrio do sistema, ou seja, zerar as forças que o compõe. Para isso devem ser aplicadas forças de mesmo módulo e sentido, más com direção contrária.

2.1.1) OBJETIVO EXPECÍFICO

Encontrar o equilíbrio de um ponto usando três braços ou quatro, ou seja, somatoria das forças igual a zero.

Para isso deve-se igualar a intensidade das forças de cada braço até que se encontre em equilíbrio, observando a argolinha no centro da mesa até que ela se centralize.

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(Procedimento para equilibrar três braços de força).

OBS: O mesmo procedimento é feito com quatro braços de força; equilibrando os pesos mantendo a argolinha no centro da mesa.

2.2) METODOLOGIA

O equilíbrio é um estado atingido por um sistema livre de perturbações. Um sistema termodinâmico está em equilíbrio quando se está em equilíbrio térmico, o equilíbrio, equilíbrio radiativo, equilíbrio químico. Nesse estado, não há fluxos de matéria ou de energia, não há mudança de estados e não há potenciais, dentro do sistema.

O estado de um sistema em equilíbrio é aquela para a qual algum potencial termodinâmico é minimizado, ou para o qual a entropia é maximizada, para as condições especificadas. Ou seja: O equilíbrio de sistemas é atingido quando todas as partes se encontram na mesma proporção e pressão.

2.3) PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

• Nivelar a mesa de forças com um auxílio de uma régua adequada para o experimento;
• Ajustar os anéis quando submetidos a forças diferentes;
• Trabalhar com forças diferentes de três braços e submetendo a contas para achar seu equilíbrio;
• Fazer as contas necessárias para saber se esta em equilíbrio em quatro forças diferentes.

2.4) RESULTADOS, TRATAMENTO E ANÁLISE DOS DADOS EXPERIMENTAIS

Mesa de Forças usando três braços:

Pegamos as argolas e medimos em balança de precisão:

F1=5 argolas=25g

F2=4 argolas=20g

F3=3 argolas=15g