relatório plano inclinado

UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAU – UVACENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICASDisciplina:Laboratório de Mecânica Básica IProfessor :Joel

PLANO INCLINADO

Aluno: João Antonio PereiraMatricula: 06200107/N36

Turma 2006.2

Sobral, 07 de maio de 2013

RESUMO

Neste trabalho, apresentamos o resultado do uso da história da ciência, a historia dos conceitos dos movimentos que foi apresentado ao longo da história por Aristóteles e Ptolomeu, até Copérnico Brahe, Kepler e Galileu, com o experimento do plano inclinado de Galileu posto em prática em laboratório, a fim de verificar a compatibilidade entre a teoria e a prática. Além disso, os resultados deste trabalho foram comparados a conclusão do experimento realizado pela equipe, para uma análise mais completa do tema. Para ampliar o estudo realizado em laboratório, foram aplicados outros conceitos ao presente trabalho, como as leis de Newton, que teoricamente explicará todos os componentes de forças descritas sobre a experiência.

1. INTRODUÇÃO Possivelmente o plano inclinado é a maquina simples mais antiga do mundo. As

civilizações primitivas já utilizavam superfícies inclinadas para subir encostas e transportar cargas em desníveis. Acredita-se que a construção das pirâmides do Egito foi facilitada pelo plano inclinado. O problema do plano inclinado, mais do que um exercício ou questão de vestibular, foi uma importante contribuição à evolução dos conceitos da Física. No estudo da queda livre, desenvolvido por Galileu, o plano inclinado assume papel de relevo. No livro "Diálogo a Respeito de duas Novas Ciências", o italiano apresenta um diálogo, no qual o problema do plano inclinado é proposto e discutido, entre Salviati, defensor de suas idéias; Segredo, um aluno curioso e inteligente e Simplício, que desenvolve as idéias aristotélicas. Na dinâmica as leis de Newton são as leis que descrevem o comportamento de corpos em movimento, formuladas por Isaac Newton. Descrevem a relação entre forças agindo sobre um corpo e seu movimento causado pelas forças. Essas leis foram expressas nas mais diferentes formas nos últimos três séculos.

Isaac Newton publicou estas leis em 1687, no seu trabalho de três volumes intitulado Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. As leis explicavam vários comportamentos relativos ao movimento de objetos físicos. Newton usando as três leis, combinadas com a lei da gravitação universal, demonstrou as Leis de Kepler, que descreviam o movimento planetário. Essa demonstração foi a maior evidência a favor de sua teoria sobre a gravitação universal.

2. OBJETIVOS

Demonstrar ao aluno, os estudos das forças atuantes na dinâmica das leis de Newton, a fim de fazer ao aluno até o termino desta atividade reconhecer os efeitos da:

Força motora de Px e suas equilibrantes (Força de tensão, compressão, atrito e etc).

Componente do peso P perpendicular a rampa, Py e sua equilibrante . (Força normal N). Determinar a dependência de:

Px e Py em função do ângulo de inclinação da rampa; Px e Py em função da massa envolvida e da aceleração gravitacional no local

3. MATERIAIS UTILIZADOS

Os materiais utilizados foram: 01 Plano inclinado, escala de 0 a 45° graus com sistema de elevação contínuo de sapatas niveladoras; 02 Massas acopláveis de 50g; 01 Dinamômetro de 2 N 01 Carro;

4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL E RESULTADOS

O experimento foi divido em três etapas, cada etapa com um ângulo diferente escolhido aleatoriamente pelo professor, os ângulos escolhidos foram de, 20°, 25°, 30° e 35° graus. Após a determinação dos ângulos, iniciamos o experimento com a calibração do dinamômetro, uma vez calibrado podemos ter a certeza de que o valor medido não sofrerá variações, determinamos o peso P do móvel formado pelo conjunto de carro mais 03 massas de 50g acopladas medidos pelo dinamômetro.

Com peso definido, o equipamento foi montado e o dinamômetro preso a dois fixadores a cabeceira do plano inclinado ficando paralelo á rampa, em seguida elevamos o plano girando o manípulo do fuso e inclinando o plano articulável até o ângulo α determinado (20°, 25°e 30° e 35° graus). Com isto obtivemos os seguintes valores modulares da tração T força aplicada pelo o dinamômetro:

Com isto podemos definir o diagrama de força de cada ângulo α (20°, 25°e 30° e 35° graus), identificando cada força atuando sobre o móvel, conforme a figura 2 .

ө1=20ºm1 100g T1 0,36Nm2 150g T2 0,45Nm3 200g T3 0,6N

ө2=25ºm1 100g T1 0,53Nm2 150g T2 0,68Nm3 200g T3 0,75N

ө3=30ºm1 100g T1 0,63Nm2 150g T2 0,83Nm3 200g T3 0,93N

ө4=35ºm1 100g T1 0,8Nm2 150g T2 1Nm3 200g T3 1,22N

E o diagrama com as características do vetor componente Px, conforme a figura 3 .

Com base neste diagrama podemos observar que, um objeto tendo um peso P em um plano inclinado o qual tem um ângulo α de inclinação, exerce uma força Py contra o plano inclinado e uma força Px para baixo do plano. As forças Px e Py são vetores componentes para a força P. O ângulo θ formado pela força Px e Py contra o plano inclinado e o peso P é

igual ao ângulo de inclinação α. Desde que θ = α, Px = P sen(θ) e Py = P cos(θ). A força mínima necessária para manter um objeto em equilíbrio no plano inclinado tem a mesma magnitude de Fx mas esta em direção oposta.

Para calcular o Px e Py do ângulo 20°: Px = P. Sen. θ Py = P. Cos. θ Px = 1,0. Sen20° Py = 1,0. Cos20° Px = 0,3 N Py = 0,4 N




O percentual de erro do valor da força de tração T com o valor calculado para força componente Px, de cada anguloα (20°, 25°e 30° e 35°).

O percentual de erro entre Px e T para o ângulo 20°. Px = 0,3 N ------ 100% T = 0,36 N ------ x logo: X = 120% , isto implica dizer que o percentual de erro passou 20%

O percentual de erro entre Px e T para o ângulo 25°. Px = 0,73 N ------ 100% T = 0,53 N ------ x logo: X = 72%, isto implica dizer que o percentual de erro e de apenas 28%.

O percentual de erro entre Px e T para o ângulo 30°. Px = 0,13 N ------ 100% T = 0,63 N ------ x logo: X = 484% , isto implica dizer que o percentual de erro e de 384%.

O percentual de erro entre Px e T para o ângulo 35°. Px = 0,8 N ------ 100% T = 0,8 N ------ x logo: X = 100% , isto implica dizer que o percentual de erro e de apenas 0%.

Como se observa em pratica através de cálculos, que a componente Px > T em todos os ângulos diferente da teoria, que afirma que Px = T, logo esta diferença é causado pela força atrito. O atrito aparece sempre que duas superfícies em contato deslizam uma sobre a outra. Este efeito é sempre contrário ao movimento. A intensidade da força de atrito (Fat) é descrita em uma boa aproximação como sendo proporcional a força normal. A constante de α proporcionalidade é chamada de coeficiente de atrito (μ) definido com Tgα, que depende da natureza das superfícies em contato e é dividido entre dinâmico, cinético e estático. Em termos matemáticos. Fat = μ.N.

CONCLUSÃO

Ao realizar esse experimento a equipe pode observar as dificuldades que existem em uma aula de laboratório, à elaboração de um relatório técnico de experimento e a importância de um bom trabalho em equipe. Em particular, tivemos que nos preocupar com detalhes os quais muitas vezes são considerados como “desprezíveis” na física teórica, como fatores que influenciam bastante em um resultado. Aprendemos a reconhecer cada força atuante sobre o móvel, como a força motora de Px e suas equilibrantes (Força de tensão, atrito e etc), componente do peso P perpendicular a rampa, Py e sua equilibrante (Força normal N), determinar a dependência de, Px e Py em função do ângulo de inclinação da rampa e Px e Py em função da massa envolvida e da aceleração gravitacional no local. Concluímos também que caso o móvel fosse solto do dinamômetro haveria um deslocamento, pois Px > Fat, nos três ângulos α. Observamos também que a componente Px > T em todos os ângulos, diferente da teoria, que afirma que Px = T, logo esta diferença é causado pela força atrito.

Em relação percentual de erros entre Px e T, no experimento, poderemos fazer comparações entre os resultados teóricos e os práticos, possibilitando a aplicação da Teoria do erro absoluto que consiste na diferença entre o valor medido (prática) e o valor verdadeiro (teórico). Na verdade o trabalho possibilita analisarmos de forma mais coerente as Leis de Newton (1a, 2a e 3a).

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

HALLIDAY, David, RESNIK Robert, KRANE, Denneth S. Física 1, volume 2, 5a Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004. NUSSENZVEIG, Herch Moysés – Curso de Física Básica vol. 1, 4a Ed. São Paulo: Editora Blucher, 2002. <http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/leisdenewton.php> Acessado em: 04/08/2011.

relatório plano inclinado

Documents