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.