Engenharia

DECOMPOSIÇÃO DO PESO NO PLANO INCLINADO

OBJETIVOS

• Mostrar a decomposição do peso em duas forças, uma paralela e a outra normal a um plano inclinado;

• Estabelecer as equações que fornecem as componentes do peso no plano inclinado paralela e normal a ele.

• Evidenciar aplicações do plano inclinado.

MATERIAL

Carrinho com massas Transferidor 2 dinamômetros

Pista para carrinho Gominha

PROBLEMATIZAÇÃO

Se a força peso atua sempre na direção vertical como explicar o fato de objetos escorregarem rampa abaixo?

DESENVOLVIMENTO

A) Passe a alça do dinamômetro pela alça da rampa e mantenha-o paralelo a ela e engatado ao carrinho. Leia os valores indicados no dinamômetro enquanto você vai inclinando a rampa, de 0º a 90º.

Discuta a questão da problematização com os alunos a partir do que foi visto em A.

B) Passe agora uma gominha pelo meio do carrinho e prenda nela o outro dinamômetro, que deverá ser mantido sempre normal ao plano da rampa. Incline novamente a rampa, de 0º a 90º, enquanto vai lendo o valor da força indicada no dinamômetro paralelo a ela e o valor da força no outro dinamômetro quando puxado até o carrinho começar a afastar-se da rampa (Use o suporte para manter a rampa na inclinação desejada ou recorra a algum aluno para auxilia-lo). Faça as leituras nos dinamômetros para a rampa inclinada de 60º e anote os valores.

QUESTÕES

1) Pede-se:

a) Comente as variações que ocorreram com Fp(força paralela ao plano) e Fn (força normal ao plano) à medida que o ângulo (α) de inclinação da rampa aumenta.

R: Conforme o ângulo de inclinação aumenta a força perpendicular (força normal) diminui, enquanto força paralela ao plano aumenta seu valor.

b) Quais são os valores limites de Fp e Fn e em que ângulos ocorrem?

R: O valor limite de Fp é 2,4 N no ângulo de 0º e o valor limite de Fn é de 3,1N no ângulo de 90º.

2) Com base na demonstração:

a) Represente graficamente, no plano cartesiano, o peso, P, com suas componentes Pp e Pn sobre um plano inclinado, com inclinação α.

(Lembre-se que, nos dinamômetros você leu os valores das forças necessárias para equilibrar o peso, ou seja, para segurá-lo).

2,4 N (Perpendicular) 0 N (Paralelo)

1,9 N (Perpendicular) 1,2 N (Paralelo)

1,7 N (Perpendicular) 1,7 N (Paralelo)

0,7 N (Perpendicular) 2,5 N (Paralelo)

0 N (Perpendicular) 3,1 N (Paralelo)

 Em 0º 2,4 N (Perpendicular) 0 N (Paralelo)

 Em 30º 1,9 N (Perpendicular) 1,2 N (Paralelo)

 Em 45º 1,7 N (Perpendicular) 1,7 N (Paralelo)

 Em 60º 0,7 N (Perpendicular) 2,5 N (Paralelo)

 Em 90º 0 N (Perpendicular) 3,1 N (Paralelo)

b) Faça a análise da situação correspondente a α = 60º com as leituras anotadas.

A força paralela foi 3,57 vezes maior do que a força perpendicular devido ao fato de a inclinação do plano ser relativamente grande

COMPLEMENTOS

1) Quem faz a força quando uma pessoa sobe um andar de um prédio

através de:

a) uma rampa?

R: É a força Px, pois a força Py é anulada com a Força Normal.

b) uma esteira rolante?

R:Apenas a Força Peso.

De que fatores dependem essa força? Responda com base no que foi visto neste experimento.

R: Depende do ângulo formado em relação a horizontal.

2) Fisicamente tem diferença entre você subir até o 1º nível de um edifício através de uma escada ou de uma rampa? Explique.

R: Sim há diferença, pois no primeiro caso, teremos que realizar uma força que seja maior