01 relatÓrio de laboratÓrio nº 05 - composiÇÃo de forÇas concorrentes.pdf

9
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE FÍSICA RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL I COMPOSIÇÃO DE FORÇAS CONCORRENTES ADLER F. PEREIRA FILHO ADRIANO J. PIMENTEL DO NASCIMENTO JONAS LEITE PORTELA NATHAN V. BORGES DO NASCIMENTO TALITA HELLEN GONÇAVES LOPES Relatório de aula prática, apresentado como pré-requisito à obtenção parcial de nota referente à disciplina de Física Experimental I, da Universidade Federal de Roraima. Orientador: Roberto Ferreira. BOA VISTA, RR. Outubro/2014

Upload: adriano-j-p-nascimento

Post on 19-Jul-2016

83 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Page 1: 01 RELATÓRIO DE LABORATÓRIO Nº 05 - COMPOSIÇÃO DE FORÇAS CONCORRENTES.pdf

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL I

COMPOSIÇÃO DE FORÇAS CONCORRENTES

ADLER F. PEREIRA FILHO

ADRIANO J. PIMENTEL DO NASCIMENTO

JONAS LEITE PORTELA

NATHAN V. BORGES DO NASCIMENTO

TALITA HELLEN GONÇAVES LOPES

Relatório de aula prática,

apresentado como pré-requisito à

obtenção parcial de nota referente à

disciplina de Física Experimental I,

da Universidade Federal de

Roraima.

Orientador: Roberto Ferreira.

BOA VISTA, RR.

Outubro/2014

Page 2: 01 RELATÓRIO DE LABORATÓRIO Nº 05 - COMPOSIÇÃO DE FORÇAS CONCORRENTES.pdf

1

SUMÁRIO

1. RESUMO .............................................................................................................. 2

2. FORÇAS CONCORRENTES ................................................................................ 3

2.1. LEI DO PARALELOGRAMO ...................................................................... 3

2.2. TRIGONOMETRIA...................................................................................... 3

3. OBJETIVOS .......................................................................................................... 4

4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL .................................................................. 4

4.1. MATERIAIS UTILIZADOS ......................................................................... 4

4.2. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS ...................................................... 4

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................ 5

6. CONCLUSÃO ....................................................................................................... 7

7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................... 7

8. ANEXOS ............................................................................................................... 8

Page 3: 01 RELATÓRIO DE LABORATÓRIO Nº 05 - COMPOSIÇÃO DE FORÇAS CONCORRENTES.pdf

2

1. RESUMO

Este experimento apresenta a verificação e a determinação da resultante de duas forças

concorrentes que atuam em um corpo por meio gráficos e analiticamente por fórmulas,

comparando-se os resultados obtidos.

Page 4: 01 RELATÓRIO DE LABORATÓRIO Nº 05 - COMPOSIÇÃO DE FORÇAS CONCORRENTES.pdf

3

2. FORÇAS CONCORRENTES

Quando um corpo está sob ação de duas forças concorrentes, tudo se passa como se

sobre o corpo agisse a uma única força, chamada resultante, que produz o mesmo efeito

dessas forças.

A sua determinação pode ser feita graficamente pela regra do paralelogramo e

analiticamente pela fórmula:

R2 = F1

2 + F2

2 + 2 F1

2 F2

2cosθ

FIGURA 2 – Força Resultante de duas forças

2.1. LEI DO PARALELOGRAMO

1. Trace um desenho esquemático que mostre a adição vetorial usando a lei do

paralelogramo.

2. Duas forças componentes são somadas de acordo com a lei do paralelogramo,

dando uma força resultante que forma a diagonal do paralelogramo.

3. Se uma força tiver de ser decomposta em componentes ao longo de dois eixos

orientados a partir da cauda dela, então comece na extremidade da força e construa linhas

paralelas aos eixos, formando, desse modo, o paralelogramo. Os lados do paralelogramo

representam as forças componentes.

4. Identifique todas as intensidades das forças conhecidas e desconhecidas e os

ângulos no desenho esquemático e determine as duas forças desconhecidas.

2.2. TRIGONOMETRIA

Desenhe a metade do paralelogramo para mostrar a adição ponta-cauda triangular das

forças componentes. A intensidade da força resultante é determinada pele lei dos cossenos e

sua direção pela lei dos senos (Conforme TABELA 2.2). A intensidade das duas forças

componentes são determinadas pela lei dos senos.

Page 5: 01 RELATÓRIO DE LABORATÓRIO Nº 05 - COMPOSIÇÃO DE FORÇAS CONCORRENTES.pdf

4

TABELA 2.2 – Lei do Paralelogramo

Lei dos Cossenos Lei dos senos

3. OBJETIVOS

Este experimento tem como objetivo a determinação da resultante (R) de duas forças

concorrentes.

4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

4.1. MATERIAIS UTILIZADOS

Três Dinamômetros;

Corpo de prova;

Transferidor;

Barbante;

Papel Milímetrado.

4.2. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

FIGURA 4.2 – Esquema do experimento.

Page 6: 01 RELATÓRIO DE LABORATÓRIO Nº 05 - COMPOSIÇÃO DE FORÇAS CONCORRENTES.pdf

5

Montar o esquema da FIGURA 4.2, utilizando os dinamômetros em um painel de

forças. Logo após anotar os valores de T1 ,T2 e P indicado pelo dinamômetro. Não

esquecendo de anotar o ângulo θ indicado no transferidor do painel.

Com os dados obtidos calcular a resultante R das forças T1 e T2, e comparar os

resultados de P e R, verificando o erro relativo percentual, utilizando a fórmula:

E% =

x 100

Tire suas conclusões. Por final, calcule a resultante R, pelo processo gráfico, adotando

uma escala conveniente, usando papel milímetro.

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

1. Montou-se o seguinte sistema ajustando os dinamômetros que suspendiam um

corpo livre até ser atingido um equilíbrio estático, conforme figura abaixo:

FIGURA 5-1 – Ajuste dos dinamômetros no painel de forças

2. Com o esquema montado, foram obtidas as seguintes trações T1 e T2 através dos

dinamômetros, a massa m do corpo de prova através da balança e o seu respectivo peso P.

TABELA 1-1 – Dados obtidos no experimento

T1 (N) T2 (N) Massa (m) P = m.g (N)

1,0 ± 0,01 1,0 ± 0,01 107,0 ± 0,05 g

0,107 ± 10-4

kg

1,048 ± 0,01

Page 7: 01 RELATÓRIO DE LABORATÓRIO Nº 05 - COMPOSIÇÃO DE FORÇAS CONCORRENTES.pdf

6

Esboçando em diagrama de forças que atuam em um ponto, podemos expressar:

FIGURA 5-2 – Diagrama de força

3. Mediu-se, com o auxílio do transferidor do painel, o ângulo θ formado entre as

trações T1 e T2, e verificou-se que o ângulo θ media (120,0 ± 0,5)°.

4. De acordo com a 1ª Lei de Newton, se o corpo se encontra em equilíbrio, a força

resultante das tensões e deve ser igual ao peso do corpo dependurado.

Como as duas trações formam um ângulo maior que 120°, aplica-se a lei dos cossenos

para determinar a força resultante das trações. Desta forma a resultante será dada pela lei

dos cossenos, isto é:

√( ) ( ) ( )( ) ( )

√ ( ) √ √

1,0 (N)

Calculando a resultante dos erros, tem-se:

√( ) ( ) ( ) = 0,5

Assim, tem-se o valor da tensão com o respectivo erro: R = (1,0 ± 0,5) N.

Page 8: 01 RELATÓRIO DE LABORATÓRIO Nº 05 - COMPOSIÇÃO DE FORÇAS CONCORRENTES.pdf

7

5. Comparando a força peso P e a força resultante R, temos:

E% =

x 100 =

x 100 = 4,58%

Percebe-se que há uma diferença nos valores de P = (1,048 ± 0,01) N e R = (1,00± 0,5)

N. Assim para que os valores de P e R sejam iguais, as condições do experimento deveriam

ser ideais, essa diferença ocorre porque há ações de forças externas, tais como o peso dos

barbantes, atrito e o erro de medidas.

6. CONCLUSÃO

Concluímos que, se um corpo está sujeito sob ação de duas forças concorrentes,

existirá uma força resultante que representa uma força geral do sistema e que pode ser

calculada pela lei dos cossenos.

Verificamos em nosso experimento uma taxa de erro de 4,58% em relação, a prática

realizada em laboratório e a teoria, ou seja, entre a forca peso calculada e a força resultante

encontrada. Alguns fatores podem influenciar este erro, como erro de interpretação das

medições realizadas e a existência de outra força externa que acabou influenciando.

7.

8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

SILVA, Angela Maria Moreira. Normas para apresentação dos trabalhos técnico-científicos

da UFRR. Roraima: Ed. da UFRR, 2007. 108p.

HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física 1: mecânica. Livros

Técnicos e Científico.

Page 9: 01 RELATÓRIO DE LABORATÓRIO Nº 05 - COMPOSIÇÃO DE FORÇAS CONCORRENTES.pdf

8

9. ANEXOS