CEUNSP -Laboratório de Física 1 - Mecânica Experiência 1: Mesa de Força 1 Dr. Cláudio S. Sartori

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1 CEUNSP -Laboratório de Física - Mecânica Experiência : Mesa de Força LABORATÓRIO DE FÍSICA I: Experiência : MESA DE FORÇA tripés (5). alinhador para dinamômetro (6). perfil universal com fixador (7). 6 sapatas niveladoras (opcional) (8). (Equipamentos MMECL e MARSHALL) Curso: Engenharia Civil e Engenharia de Produção Semestre: 0 Prof.: Dr. Irval Cardoso de Faria Organização:Dr Irval C. de Faria e Dr.Cláudio S. Sartori Depto.: Física. Fundamentos Teóricos básicos: Função da Roldana fixa. Força Resultante. Métodos gráficos e analíticos da composição e decomposição de forças.. Objetivos Determinar a resultante de um sistema de forças colineares ou não. Calcular a resultante de duas forças utilizando o método analítico e geométrico.. Material necessário: mesa de força (). conjuntos de massas acopláveis e gancho lastro (50 g) (). Papel milimetrado. Régua. Um dinamômetro de Newtons () (Veja detalhe do funcionamento do dinamômetro antes de utilizálo). Uma bússula. extensões de cordão com ganchos (4). 4. Montagem: Montar o conjunto conforme as atividades que serão apresentadas a seguir, utilizando o aparato indicado nas figuras mostradas. PROCEDIMENTOS GERAIS: ) Regule as roldanas para girarem com o mínimo de atrito. ) Nivele a mesa através das sapatas. ) Coloque o anel no pino central, fixando nele as três extensões (com gancho) que passarão pelas roldanas na periferia da mesa. Nas extremidades livres destas extensões dependure os conjuntos de massas acopláveis. 4) Leia instruções sobre o uso do dinamômetro no final do texto.

2 CEUNSP -Laboratório de Física - Mecânica Experiência : Mesa de Força ATIVIDADE FORÇAS COLINEARES DE SENTIDOS INVERSOS ATIVIDADE FORÇAS COLINEARES DE MESMO SENTIDO Figura. Esquema Procedimento: Atividade.. Com o dinamômetro, determine o peso F de uma das massas e anote-o.. Coloque uma roldana na posição 0 0 e o anel no pino central com duas extensões, passe uma das extremidades pela roldana e suspenda a massa m cujo peso foi determinado. Para que o sistema permaneça em equilíbrio, uma segunda força deverá ser aplicada segundo uma determinada direção e sentido. Nosso objetivo será localizar essa força. Engate o dinamômetro paralelo à mesa, alivie as tensões, batendo levemente com os dedos em sua capa. Qual a direção da força de equilíbrio aplicada pelo dinamômetro? Figura. Esquema Atividade.. Acrescente outros pesos, sucessivamente, nos ganchos e descreva o observado em relação ao módulo da equilibrante (lido no dinamômetro).. Como você determinaria a força resultante de duas ou mais forças colineares de mesmo sentido? Dê exemplos gráficos. Figura 4. Esquema Atividade para =90 0. Qual seu sentido? Qual seu módulo?

3 CEUNSP -Laboratório de Física - Mecânica Experiência : Mesa de Força. Como você determinaria a resultante de duas ou mais forças colineares de sentidos opostos? Dê exemplos. ATIVIDADE FORÇAS ORTOGONAIS Adicione uma segunda roldana ao sistema e acople um segundo conjunto de massas com peso F (determinado com o uso do dinamômetro), de valor F = Figura. Esquema Atividade para =60 0. Movimente o dinamômetro através do tripé até conseguir a centragem do anel com o pino. pino. O que ocorreria, com o módulo da força equilibrante,à medida que o ângulo (entre as forças componentes) aumentasse? Regule o ângulo para 90 0 e grafique a orientação da força resultante F F afirmar que F F a. Caso F a? Justifique. e F Em que condições seria possível essa igualdade? Refaça a atividade para = ATIVIDADE 4 a ]e correto FORÇAS CONCORRENTES QUAISQUER Sugere-se a determinação de entre duas forças F =F, para que uma terceira força F de módulo igual ao de F e F, venha a equilibrar o sistema. F F

4 CEUNSP -Laboratório de Física - Mecânica Experiência : Mesa de Força 4 valor de Observação: Determine algebricamente o usando a expressão: F r F F F F cos. Coloque em cada gancho as massas e e meça os módulos das forças F e F.. Oriente as roldanas para formarem um ângulo de = 60 0 entre si. Adapte as extensões e obtenha novamente o equilíbrio. Faça o esquema das forças nos gráficos a seguir. ATIVIDADE 5 ATIVIDADE OPCIONAL Coloque em ganchos lastros massas em cada um. Adapte suas extensões e conecte-as às argola metálica, obtendo o equilíbrio. Retire cuidadosamente as extensões da argola metálica e adapte-as a um anel de borracha procurando a posição onde existe uniformidade na força no elástico.. Qual a forma geométrica formada pelo anel de borracha? 4. Coloque em ganchos lastros massas em cada um. No terceiro gancho lastro coloque massas e adapte novamente o anel de borracha. Verifique a forma geométrica formada. Discuta as formas geométricas obtidas nos dois itens anteriores.. Determine, algebricamente, o valor da força F usando a expressão: F r F F F F cos 4. Utilizando a expressão geral acima, calcule o módulo da força resultante r e compare com o valor determinado experimentalmente para a forºca equilibrante. 5. Como você determinaria algebricamente a resultante de duas forças quaisquer coplanares e concorrentes_ Dê um exemplo gráfico. F 4

5 CEUNSP -Laboratório de Física - Mecânica Experiência : Mesa de Força 5 O DINAMÔMETRO Dê um modo geral, a denominação dinamômetro significa medidor de forças, podendo, conforme o modelo, medir qualquer força. Os dinamômetros mais usuais se apresentam com uma estrutura externa metálica e tubular. Antes de usá-lo, você deve verificar se a parte livre da capa está indicando o zero da escala; caso contrário, se faz necessária a ajustagem inicial. Ajustagem inicial: Observe a figura. Solte o parafuso liberador da capa e movimente (a capa) para cima ou para baixo, conforme o caso, nivelando o primeiro traço da escala com a extremidade da mesma. Observações: A escala deste dinamômetro tubular 77O/MMCCL apresenta 00 divisões, portanto, cada divisão corresponde a /00 da capacidade máxima de carga do mesmo. Exemplo: Seta um dinamômetro tubular 770C/MMECL com N de capacidade maximade carga e, distendido sob a ação do peso de um corpo, passas a apresentar 0 pequenas divisões para fora da capa. Neste caso, o peso do objeto em questão será: p=( N/00 divisões)x(número de divisões indicadas) =(0,0 N)x(0)= 0,40 N Sempre ajuste o zero do dinamômetro tubular 77O/MMECL na posição em que será usada (vertical, horizontal ou Inclinado). Quando usar o dinamômetro tubular 77O/MMECL na horizontal ou inclinadamente, execute, na capa, pequenas batidas, com o dedo, antes de fazer a leitura. Podem ocorrer pequenas diferenças nas leituras realizadas, de aluno para aluno, devido às díferenças mecânicas entre os dinamômetros tubulares 77O/MMECL, porém, por serem insignificantes, poderão ser desprezadas. Sob hipótese alguma utilize os dinamômetros além da capacidade máxima indicada. Com toda certeza isto irá danificá-los. Nunca solte bruscamente um dinamômetro distendido, isto poderá danificá-lo. Relatório Número a ser entregue pelo aluno:. Entrega dos itens deste pré-relatório.. Teoria de estática empregada: Força resultante atuantes em corpos. Exemplos: sistemas colineares, perpendiculares e caso geral.. Teoria e aplicações sobre roldanas e dinamômetros. 5 5