Relatório de Física

Relatório de Física

Relatório

Atividade experimental 06

Data: 06/11/2006 e 20/11/2006

Equilíbrio estático de um ponto material.

Introdução

Foi sugerida pelo professor de Atividades Experimentais de Laboratório de Física a seguinte experiência:

Montar dois sistemas em equilíbrio, conforme as orientações dadas pelo professor, calcular as forças exercidas nesse sistema e comparar os resultados obtidos experimentalmente e matematicamente.

Teoria

A condição de equilíbrio de um ponto material é que a força resultante sobre ele seja nula. → → → →

Se o ponto material estiver sob ação das forças F1, F2, F3,..., Fn, devemos ter:

→ → → →

F1 + F2 + ... + Fn = 0

Podemos estudar o equilíbrio pelas projeções cartesianas ou pelo polígono de forças.No estudo pelas projeções cartesianas devemos projetar todas as forças nos eixos Ox e Oy e impor que a soma algébrica das projeções em cada um dos eixos seja nula.No polígono de forças, escolhemos um ponto O arbitrário ; a partir do ponto O representamos o vetor F1; a partir da extremidade de F1; representamos o vetor F2 e assim sucessivamente, até esgotarmos todas as forças. Obs.: como, para o equilíbrio, a força resultante deve ser nula, o polígono de forças deve ser fechado.

Procedimentos experimentais:

Material utilizado:

  • Transferidor graduado em graus.

  • Sistema de roldanas.

  • Pesos de 100gf, 50gf, 10gf, 5gf, 2gf.

  • Balança mecânica.

1o. Ensaio

Procedimentos utilizados:

Antes de montar o esquema verificar C na balança e deixar o seu peso aproximado de 150gf.

Utilizar o transferidor para medir o ângulo de 120º que o sistema deve formar com o fio paralelo ao chão.

Após montar o sistema em equilíbrio, seguindo as orientações, verificar na balança o peso aproximado de m1 e m2.

1. Montar um sistema em equilíbrio como no esquema abaixo:

Onde, C = 147,5gf m1 = 171,6gf m2 = 115,9gf

2. Calcular as tensões nos fios, matematicamente, levando em consideração C = 147,5gf e o ângulo de 120º.

sen 60º = C 0,86 = 147,5 F1 = 147,5 F1 = 171,5gf

F1 F1 0,86

tg 60º = C 1,73 = 147,5 F2 = 147,5 F2 = 85,26gf

F2 F2 1,73

3.Cálculo do erro percentual entre os valores obtidos experimental e matematicamente.

Para calcular o erro percentual devemos achar a diferença dos valores obtidos em cada um dos casos e calcular a porcentagem que essa diferença representa no valor experimental, esse será o nosso erro percentual que segue na tabela abaixo:

Experimental
Calculado
Diferença
Erro percentual
F1

171,6gf

171,5gf

0,1gf

0,06%

F2

115,9gf

85,26gf

30,64gf

0,26%

2o. Ensaio

Procedimentos utilizados:

Antes de montar o esquema verificar o peso de m4 na balança e aproximar o seu peso de 150gf.

Para que sejam formados dois ângulos de 30º deve-se colocar o mesmo peso dos dois lados, logo m5 será igual a m6.

Após montar o sistema em equilíbrio, seguindo as orientações, verificar os pesos de m5 e m6.

1. Montar um sistema em equilíbrio como no esquema abaixo:

Onde, m4 = 150gf m5 = 88,6gf m6 = 83,6gf

2. Calcular as tensões nos fios, matematicamente, levando em consideração m4 = 150gf e o ângulo de 60º.

P5 = P6 P4 = √ (P5² + P6² + 2.P5.P6.cos 60º)

P4 = √ (P² + P² + 2.P.P.cos 60º) P4 = √ (P² + P² + 2.P².0,5)

P4 = √ (3P²) P4 = P√3

Como P5 = P6 = P = P4 ; logo: P = 150 P = 86,6gf

√3 √3

3. Cálculo do erro percentual entre os valores obtidos experimental e matematicamente.

Experimental
Calculado
Diferença
Erro percentual
P5

88,6gf

86,6gf

2,0gf

2,25%

P6

83,6gf

86,6gf

3,0gf

3,59%

Conclusão

Observamos que houve uma falta de exatidão e uma grande margem de erro em alguns casos, pois são muitos os fatores que implicam nesses resultados.

Há um acúmulo de erros desde o momento da medição das massas até o momento de definir o ângulo que atua entre as forças. A roldana que no exercício teórico é considerada ideal, na experiência oferece uma resistência no fio que não é incluída no cálculo matemático e interfere no resultado final e o transferidor não é muito preciso para medir o ângulo entre as forças, o que resulta numa diferença entre os resultados obtidos experimental e matematicamente, entre outras situações que causam essa margem de erro.

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