O Estudo da Flexão de Barras pelo Método Científico
Por: Victor Martins • 17/8/2022 • Monografia • 2.134 Palavras (9 Páginas) • 232 Visualizações
Física Experimental A - Turma F
Prática 5
Estudo da Flexão de Barras pelo Método Científico
Arthur Rogério 744642
Murilo Maciel 744643
Victor Martins 744647
18.08.2022
Resumo
A Prática 5 - Estudo da Flexão de Barras pelo Método Científico - foi realizada a fim de demonstrar como encontrar o grau de relação entre inúmeras grandezas dentro de uma função por meio de medidas experimentais e análise dimensional e, dessa forma, obter outras informações referentes ao experimento, como o material do corpo analisado. Para tais resultados, foram feitas medições em pares das grandezas, fixando valores para as restantes. No experimento, os pares foram alternados entre o diâmetro da barra metálica, o comprimento entre os pontos de apoio do suporte e a massa utilizada para deformar o sistema. A partir dos dados encontrados, gráficos di-log foram desenhados e seus coeficientes angulares foram calculados para a determinação da equação empírica da flexão de barras de seção transversal circular. Finalmente, comparando os valores da tabela P5.1 com os encontrados na prática, foi decretado o material das barras metálicas.
Objetivos
A experiência foi conduzida de forma a instigar a determinação dos coeficientes angulares dos gráficos di-log dados, que representam os expoentes das grandezas da lei de Hooke, e, a partir deles, obter a equação empírica que descreve a deformação de uma barra de seção transversal circular a fim de encontrar o material de que as barras eram feitas por meio do módulo de Young.
Fundamentos Teóricos
O estudo da flexão de barras consiste no conceito de que um corpo pode ser deformado aplicando-se uma força sobre ele e de que a amplitude dessa deformação depende das dimensões, material (coeficiente elástico) e geometria do corpo em estudo e da força aplicada. Sendo assim, a amplitude de deformação (h) de uma barra cilíndrica é dada por:
[pic 1], na qual d é o diâmetro da seção transversal da barra, F é a força peso, L é o comprimento da barra e E é o módulo de Young (elasticidade).
Material Utilizado
Sistema para medir flexão de barras, paquímetro de resolução 0,02mm, micrômetro de resolução 0,01mm, barras metálicas cilíndricas, massas para suspensão e papéis de gráfico di-log e milimetrado.
Procedimento Experimental
Primeiramente, foram realizadas, com o paquímetro, cinco medições de diâmetro para cada barra metálica cilíndrica, procurando medidas em diferentes pontos das barras. Em seguida, foi medido, com o micrômetro, a variação de altura da barra, devido à sua deformação, por três métodos diferentes. O primeiro foi baseado no ajustamento do comprimento dos pontos de apoio para 50cm e, com uma massa fixa de 1105,6g colocada no ponto médio da barra em medição, foi medida a altura h da deformação sofrida. Tal procedimento foi realizado para as cinco barras. No segundo método foi utilizado apenas a barra número três de diâmetro médio 0,8016cm e, assim como anteriormente, foram realizadas cinco novas medições de h com o valor da massa fixa em 1105,6g, porém variando, desta vez, o comprimento dos pontos de apoio da barra entre 30cm e 70cm num intervalo constante de 10cm. No último método foram realizadas cinco novas medições de h com o comprimento dos pontos de apoio das barra fixo em 50cm e variando o valor da massa entre 400g a 1200g. Por fim, todos os resultados foram anotados e representados em gráficos adequados, a fim da determinação dos expoentes da equação da deformação h fornecida pelo livro, do módulo de Young e do material das barras metálicas utilizadas.
Apresentação dos Resultados
Tabela P5.2: Diâmetro (d) das barras.
Barra | [pic 2] [cm] | [pic 3] [cm] | [pic 4] [cm] | [pic 5] [cm] | [pic 6] [cm] |
1 | 0,476 ± 0,002 | 0,638 ± 0,002 | 0,790 ± 0,002 | 0,948 ± 0,002 | 1,260 ± 0,002 |
2 | 0,478 ± 0,002 | 0,646 ± 0,002 | 0,796 ± 0,002 | 0,960 ± 0,002 | 1,270 ± 0,002 |
3 | 0,474 ± 0,002 | 0,640 ± 0,002 | 0,792 ± 0,002 | 0,958 ± 0,002 | 1,266 ± 0,002 |
4 | 0,472 ± 0,002 | 0,644 ± 0,002 | 0,790 ± 0,002 | 0,962 ± 0,002 | 1,272 ± 0,002 |
5 | 0,480 ± 0,002 | 0,648 ± 0,002 | 0,792 ± 0,002 | 0,956 ± 0,002 | 1,254 ± 0,002 |
Tabela P5.3: Medições das flexões (h) em função do diâmetro médio (d), mantendo a distância entre os pontos de apoio fixo em L ± u(L) e a massa fixa m ± u(m).
Barra | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
[pic 7] [cm] | 0,476 ± 0,002 | 0,643 ± 0,002 | 0,792 ± 0,002 | 0,957 ± 0,002 | 1,264 ± 0,002 |
[pic 8] [cm] | 5,360 ± 0,0005 | 2,540 ± 0,0005 | 0,830 ± 0,0005 | 0,420 ± 0,0005 | 0,220 ± 0,0005 |
Tabela P5.4: Medições das flexões (h) em função da distância entre os pontos de apoio (L), mantendo o diâmetro da barra fixo em <d3> ± u(d3) e a massa fixa m ± u(m).
[pic 9] [cm] | 30,00 ± 0,05 | 40,00 ± 0,05 | 50,00 ± 0,05 | 60,00 ± 0,05 | 70,00 ± 0,05 |
[pic 10] [cm] | 0,180 ± 0,0005 | 0,380 ± 0,0005 | 0,800 ± 0,0005 | 1,310 ± 0,0005 | 2,130 ± 0,0005 |
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