Tração Em Cordas

UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS - UFLA

Laboratório de Física I

Professor Júlio Cesar Ugucioni

RELATÓRIO DO PROCEDIMENTO EXEPERIMENTAL ‘ESTÁTICA’

BRUNA MAYUMI HASHIZUME,

CAMILA SIMÕES DE FREITAS,

RODOLFO MAGELA,

RODOLFO ROMANIELLO,

GUILHERME COUTO DIAS DE OLIVEIRA.

Lavras

2014

RESUMO

INTRODUÇÃO

Estática é a parte da mecânica que estuda as condições de equilíbrio dos corpos. A ausência de movimento é um caso especial de aceleração nula, ou seja, pelas Leis de Newton, uma situação em que todas as forças que atuam sobre um corpo se equilibram. Portanto, a soma vetorial de todas as forças que agem sobre o corpo deve ser nula.

Seu estudo é dividido em duas partes:

• estática de um ponto material;

• estática de um corpo extenso (o tamanho influi no estudo do fenômeno).

Condições de equilíbrio:

Equilíbrio estático (V = 0): corpo em repouso

Equilíbrio dinâmico (V ≠ 0): corpo em MRU (movimento retilíneo uniforme).

Estática de um ponto material

Ponto material: um corpo cujas dimensões não são importantes (são desprezíveis) no estudo do movimento. Nota-se que essa definição não está afirmando que, para ser um ponto material, um corpo deva ser obrigatoriamente pequeno.

Para que este ponto material esteja em equilíbrio a somatória vetorial das forças que nele atuam tem necessariamente de ser nula.

Ou:

No caso do estudo se restringir ao plano, podemos adotar dois eixos (x e y) como referência e estudar as componentes das forças:

Estática de um corpo extenso

Quando as dimensões dos corpos não podem ser ignoradas (não podemos considerar as forças todas se cruzando num mesmo ponto), o estudo passa a considerar movimentos de rotação. Por exemplo, na figura:

Sendo as forças de mesmo módulo, a resultante seria nula, mas isto seria insuficiente para o equilíbrio, pois existe uma tendência de giro que pode ser representado por:

A essa tendência de giro dá-se o nome de momento da força, e é igual à força multiplicada pela distancia ao centro de giro. No caso acima, supondo que o comprimento da barra seja x, o momento de cada força seria:

O momento total seria o dobro

O sinal será definido pelo sistema de referência adotado: no nosso caso, adotando um sistema em que os momentos sejam positivos no sentido horário, o momento total seria negativo, pois o corpo tende a girar no sentido anti-horário:

A unidade do momento de uma força é o newton∙metro ou N∙m.

Então, para o corpo permanecer estático, além das duas equações do ponto:

Uma terceira condição deve ser imposta: a somatória dos momentos deve ser nula:

Nota: considera-se que todas as forças e momentos pertençam ao mesmo plano.

OBJETIVOS

Objetiva-se com esse experimento o estudo do equilíbrio de corpos e de pontos materiais.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Parte 1 – Tração em cordas.

Inicialmente montaram-se os equipamentos necessários para o experimento. Utilizaram-se dois tripés, dois dinamômetros, uma linha, transferidor e quatro pesos de diferentes massas. Acoplaram-se os dinamômetros aos dois tripés, inclinados de modo que seja possível medir a angulação dos mesmos. Os dinamômetros foram interligados através da linha, que foi amarrada na ponta de cada um. Mediu-se o meio da linha e nesse ponto colocou-se de uma a uma cada massa. Ao colocar as massas no sistema, mediram-se as inclinações que eram formadas, anotou-se medida contida dinamômetro e montou-se uma tabela. Calculou-se a tração teórica.

Parte 2 – Equilíbrio de um corpo rígido.

Montou-se o equipamento utilizando um tripé, uma régua com suporte para pesos e seis pesos com massas distintas. Mediram-se a massa dos pesos e anotaram-se os valores. Acoplou-se a régua no tripé de modo que esteja em equilíbrio em determinado ponto fixo não o variando durante a execução do experimento. Foram colocados os seis pesos em diversos locais ao longo da régua contanto que permaneça em equilíbrio. Repetiu-se o procedimento quatro vezes mudando as configurações. Calculou-se o torque teórico.

Parte 3 – Plano inclinado.

Primeiro preparou-se os equipamentos. Utilizou-se um dinamômetro de 2N, um carrinho, uma rampa inclinada (trilho do carrinho) e um peso com determinada massa. Acoplou-se o dinamômetro no próprio trilho ligando-o ao carrinho. Mediu-se a massa do peso e o depositou em cima do carrinho. Iniciou-se o experimento com a rampa possuindo uma angulação de 20º, e aumentando de 10º em 10º até 50º. Anotaram-se os valores de força medidos pelo dinamômetro em cada angulação.