Universidade de Mogi das Cruzes

Engenharia Civil

RELATÓRIO EXPERIMENTAL DE FÍSICA I.

Momento de Uma Força.

Jayromberg Lima dos Santos RGM - 11101102700

José Alberto C. Gonçalves Neto RGM - 11101102833

Denílson Rodrigo Fornazza RGM – 11101102977

Pablo Calado RGM - 11101102900

Objetivo

Mostrar que o efeito de uma força, para tentar fazer um corpo girar em torno de um eixo, depende não só do valor da força como também da distância a que ela atua

Introdução

Momento de uma força

Se um corpo suspenso por um fio for afastado de sua posição de equilíbrio e depois abandonado a si mesmo, seu peso provocará uma rotação no sentido de fazer o corpo voltar à posição de equilíbrio.

Quando estamos apertando ou desapertando um parafuso, conseguimos produzir uma rotação, aplicando uma força ao cabo de uma chave. Batendo com o dedo na extremidade de uma das pás de um ventilador desligado consegue-se fazê-la girar rapidamente.

Verifica-se assim que uma força, atuando sobre um corpo que tenha a possibilidade de girar em torno de um ponto fixo, pode produzir rotação. A medida da eficiência de uma força no que se refere à tendência de fazer um corpo girar em relação a um ponto fixo chama-se momento da força em relação a esse ponto.

O momento depende somente da intensidade da força e do seu braço de alavanca. Obtém-se o momento de uma força em relação a um ponto multiplicando-se a intensidade da força pela distância do ponto à linha de ação da força.

O conceito de momento (ou torque) é usado, mesmo intuitivamente, com grande freqüência em nossa vida diária. É o caso, por exemplo, de uma pessoa que fecha uma porta aplicando a força no meio da porta; obterá um efeito de rotação maior se aplicar a mesma força na extremidade da porta. Nessa última situação, a distância da força ao eixo de rotação é maior e, portanto, maior será o momento dessa força, isto é, maior será o efeito de rotação que ela produz.

O momento de uma força, em relação a um ponto de um eixo, exercida num ponto (por exemplo, o momento da força exercida por uma mão num ponto de uma porta em relação ao eixo de rotação da porta), cuja posição é descrita por um vetor posição, é uma grandeza vetorial que se obtém através do produto vetorial entre o vetor posição e o vetor força:

O momento de uma força em relação a um eixo é uma grandeza escalar que consiste na projeção, sobre o eixo de rotação, do momento de uma força em relação a um ponto. A figura seguinte representa a porta citada no exemplo e, ao lado, o esquema geométrico da força e da distância ao eixo:

Define-se o momento de uma força, M, em relação a um eixo de rotação, como o produto do módulo da força pela distância entre o seu ponto de aplicação e o eixo e pelo seno do ângulo (que não tem unidade) formado entre a direção da força e a distância referida:

Desenvolvimento Prático.

Para o experimento foram usados uma haste de apoio, uma barra de ferro com 40cm de comprimento e furada a cada 0,5cm, um peso de 1N e um dinamômetro.

O experimento consiste em medir o momento das forças aplicadas na barra de ferro, como a força exercida pelo próprio peso da barra, o peso adicional, que será colocado em variadas posições ao longo da barra, e a força necessária para que o sistema permaneça em equilíbrio. E por fim, comparar os valores medidos com os calculados.

Exp. 01:

O primeiro experimento consiste em, medir o peso da barra, e compará-lo com o momento do peso calculado, bem como a força F necessária para manter o sistema em equilíbrio.

Peso medido = 2,2N

Peso calculado =

Força Medida = 0,9N

Momento das forças atuando na barra

Força F calculada =

Exp. 02:

O segundo experimento consiste em medir a força necessária para manter o sistema em equilíbrio, quando adicionado um peso em um determinado local da barra. Em seguida calcular os momentos das forças atuantes na barra, e comparar os valores calculados com os medidos.

Momento do peso adicionado no terceiro furo, a 10cm do apoio da barra.

Momento do peso da própria barra.

Momento da força F.

Somatória dos momentos das forças na barra.

Força medida =1,2N

Exp. 03:

O terceiro experimento tem os mesmos objetivos dos anteriores, com o diferencial da posição do apoio da barra, que neste caso fica no meio da barra, e não na extremidade da barra como nos experimentos anteriores. O peso também muda de posição neste caso, sendo testado em três posições diferentes.

Momento do peso da barra:

Momento do peso Pp no primeiro furo:

Momento de F. (calculado)

F medido

Momento de Pp no segundo furo:

Momento de F: (calculado)

F medido

Momento de Pp no terceiro furo:

Momento de F. (calculado)

F medido

Conclusão:

Referências:

http://www.feiradeciencias.com.br/sala02/02_035.asp

http://www.e-escola.pt/topico.asp?id=89

http://www.mundofisico.joinville.udesc.br/index.php?idSecao=107&idSubSecao=&idTexto=12

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