relatório experimento 5 - sistema em equilibrio

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO UNIVERSITÁRIO DO NORTE DO ESPÍRITO SANTO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS NATURAIS Calebe Lima de Jesus Pereira Dayene de Carvalho da Silva Pereira Ramon Santana Curto RELATÓRIO FÍSICA EXPERIMENTAL SISTEMA EM EQUILÍBRIO ESTÁTICO Disciplina de Física Experimental ministrada pelo Professor José Rafael C. Proveti São Mateus 2015

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relatório física experimental

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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPRITO SANTO

    CENTRO UNIVERSITRIO DO NORTE DO ESPRITO SANTO

    DEPARTAMENTO DE CINCIAS NATURAIS

    Calebe Lima de Jesus Pereira

    Dayene de Carvalho da Silva Pereira

    Ramon Santana Curto

    RELATRIO FSICA EXPERIMENTAL

    SISTEMA EM EQUILBRIO ESTTICO

    Disciplina de Fsica Experimental ministrada pelo

    Professor Jos Rafael C. Proveti

    So Mateus

    2015

  • 1 Objetivos Gerais

    Obter um estudo sobre um sistema de equilbrio esttico e utilizar as Leis de

    Newton para verificar a condio de equilbrio esttico.

    2 Dados Experimentais

    A Tabela 1 abaixo, foi preenchida com os dados experimentais obtidos atravs de

    medies de copos de prova utilizando um dinammetro. Tambm foi utilizado um

    transferidor para medir os ngulos pedidos no roteiro do experimento.

    O peso dos ganchos usados na medio dos pesos igual (0,04 0,01) N.

    Tabela 1 Valores dos Peso dos corpos de prova e ngulos de equilbrio.

    Medida Peso 1(N) Peso 2 (N) Peso 3 (N) (graus) (graus)

    1 1,54 0,72 0,72 71 70

    2 1,54 0,74 0,72 70 71

    3 1,54 0,74 0,76 70 70

    4 1,52 0,72 0,72 70 70

    5 1,54 0,72 0,72 71 71

    Mdia 1,536 0,003 0,728 0,005 0,728 0,007 70,4 0,2 70,4 0,02

    3 Clculos

    Encontrando a relao entre os pesos e os ngulos utilizando as Leis de Newton

    temos:

    =

    Onde Fres representa a soma de todas as foras que agem sobre o corpo de prova

    e a representa a acelerao que age sobre o corpo.

  • A fora resultante Fres composta pelas foras que agem sobre o corpo no eixo x

    e pelas foras que agem sobre o corpo no eixo y.

    Figura 1 Representao da fora que atuam no sistema.

    Na figura acima T representa a trao que o peso P dos corpos de prova

    provocam no fio que prende os corpos de prova no suporte. Calculando os valores

    dos ngulos de equilbrio temos:

    T1 = P1; T2 = P2 e T3 = P3

    Fresx = T2*cos - T3*cos = m*a

    Fresy = - T1 + T2*sen + T3*sen = m*a

    Para a = 0 e T = P, temos:

    Fresx = P2*cos - P3*cos = 0

    Fresy = - P1 + P2*sen + P3*sen = 0

    P2*cos = P3*cos

    P1y = P2*sen + P3*sen

    P2 = P3

    P1 = sen*(P2 + P3)

  • 1=

    12 + 3

    1

    =

    1,536 0,003

    (0,728 0,005) + (0,728 0,007)

    =1

    1,0549= 0,9479

    = 0,9479 (|0,012

    1,456| + |

    0,003

    1,536|) = 0,01

    Assim temos sen igual a (0,95 0,01) ou seja, um de (71 1) .

    Calculando e temos que, = = ( + 90), ou seja, e so iguais a um

    ngulo de (161 + 1) .

    Seno = sen = sen (161 1)

    (161 1) = (161 + 1) + (161 1)

    2 |

    (161 + 1) (161 1)

    2|

    sen (161 1) = 0,32 0,02

    cos(161 1) = cos(161 + 1) + cos (161 1)

    2 |

    (161 + 1) (161 1)

    2|

    cos (161 1) = - 0,384 0,006

    4 Anlise de Dados

    A Segunda Lei de Newton afirma que a fora resultante sobre um corpo de massa

    m (constante) est relacionanda com a acelerao de corpo, Fres = m*a. sendo

    assim, para uma acelerao igual a zero, o corpo permanece em repouso se ele

    estava em repouso inicialmente ou o corpo permanece em movimento com

    velocidade constante se inicialmente esse era seu estado.

  • Um corpo em equilbrio esttico significa que a soma de todas as foras que atuam

    sobre o corpo zero, ou seja, suas componentes se anulas.

    1 + 2 + 3 = 0

    Os clculos e os dados experimentais mostram que ao se atingir cero valor para

    os pesos P2, P3 e P1 o sistema entra em equilbrio.

    Figura 2 Sistema em equilbrio estudo no experimento.

    Para equilibrar o sistema acima, colocamos os pesos 2 e 3 nas extremidades e

    aos poucos, fomos adicionando o peso 1. Quando o sistema para de se mexer e

    fica parado, isso significa que ele chegou ao seu ponto de equilbrio. Traando

    uma reta horizontal no ponto P e usando um transferidor, observamos que o

    ngulo formado era de (70,4 0,02) .

    Se compararmos esse ngulo com o ngulo encontrado usando Segunda Lei de

    Newton para os mesmos valores de peso, podemos observar que so muito

  • prximos o que confirma, tanto analiticamente quanto experimentalmente, o ponto

    de equilbrio do sistema.

    Outra observao que podemos fazer que os pesos 2 e 3 so iguais e que o

    peso 1 aproximadamente a soma desses dois pesos. Com essa

    proporcionalidade entre os pesos e a disposio que eles esto no sistema

    conseguimos mais de uma configurao de equilibro com pouca variao no

    ngulo de equilbrio.

    5 Concluses

    Com o experimento e com os clculos executados nesse relatrio, podemos

    concluir que a segunda Lei de Newton pode auxiliar na compreenso do equilbrio

    de um sistema de corpos e tambm apresenta uma relao entre as foras

    atuantes sobre os corpos envolvidados no sistema e os ngulos formados entre a

    posio de cada um dos corpos.

    Conclumos que para todo sistema de foras h um ponto de equilbrio que pode

    ser observado e descoberto atravs da relao apresentado por Newton, mesmo

    quando usamos mais fora agindo sobre o sistema, mas que mantm uma certa

    proporcionalidade entre suas componentes.

    Por fim, ao analisarmos o sistema em equilbrio e a soma das componentes das

    foras, podemos dizer que um corpo em equilbrio significa que as foras que

    atuam sobre esse corpo se anulam. Vale ressaltar que um corpo em equilbrio no

    significa necessariamente um corpo em repouso, ou seja, um corpo em

    movimento retilneo com velocidade constante tambm pode estar em equilbrio

  • desde que, exista essa relao de proporcionalidade entre as componentes das

    foras e o ngulo que elas atuam sobre o corpo.

    6 Bibliografia

    1. HALLIDAY, David, Resnik Robert, Krane, Denneth S. Fsica 2, volume 1, 5 Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004.