Faculdade de Tecnologia de Mogi Mirim Arthur de Azevedo EXPERIMENTO 6

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1 Faculdade de Tecnologia de Mogi Mirim Arthur de Azevedo Roteiro para prática experimental EXPERIMENTO 6 Condições de equilíbrio estático utilizando o plano inclinado por fuso Disciplina: Física Experimental GRUPO DE TRABALHO: Estudante 1 (nome e R.A.) Estudante 2 (nome e R.A.) Estudante 3 (nome e R.A.) Estudante 4 (nome e R.A.) Agosto/2014 1

2 EXPERIMENTO 6 CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO ESTÁTICO UTILIZANDO O PLANO INCLINADO POR FUSO 1) Objetivos deste experimento: O objetivo principal deste experimento é estudar as condições de equilíbrio estático de dois corpos sob ação do campo gravitacional terrestre, sendo que um deles está apoiado em um plano inclinado por fuso. Para executar este experimento o estudante deverá colocar em prática seus conhecimentos de decomposição de vetores, saber medir a massa de um corpo em uma balança, saber esboçar o diagrama de corpo livre de duas massas conectadas por um fio inextensível. 2) Materiais i) Plano de fuso com polia ii) Carrinho com suportes iv) Balança v) Massas vi) Suporte para as massas vii) Barbante 3) Montagem experimental Coloque o plano de fuso sobre a bancada deixe-o inclinado com um ângulo inicial de em torno de 30 graus em relação ao plano da mesa. Com carrinho em mãos, passe um pedaço de barbante pelo furo do carrinho e de um nó. Passe o barbante pela polia e prenda na outra ponta do barbante, um suporte para massas. No suporte de massas do carrinho, coloque uma quantidade de massa. Sem pesar. Nesta situação, coloque certa quantidade de massa no suporte de massas preso na outra ponta do barbante, até que o sistema fique em equilíbrio estático. Verifique se o carrinho está deslizando facilmente pelos trilhos do plano inclinado. Este fator é muito importante neste experimento, para buscar minimizar o atrito entre os rodas do carrinho e os trilhos seja mínimo. A montagem experimental deve ser similar a mostrada na Figura-1. 2

3 Figura-1: Sistema físico para o estudo de dois corpos em equilíbrio, com um deles apoiado no plano inclinado. Ajuste a massa da linha vertical até conseguir a condição de equilíbrio estático. 4) Medidas experimentais Após conseguir a condição de equilíbrio, meça com o dinamômetro, a quantidade de massa que estava na linha vertical do experimento, como mostrado na Figura-2. Figura-2: Medida da força experimentada pelo barbante na vertical, utilizando o dinamômetro. Sabendo que a condição de equilíbrio é dada na equação-1 abaixo:, (1) 3

4 repita os experimentos para cinco ângulos diferentes, variando de dez em dez graus a inclinação dos trilhos, como na Figura-3, alterando a massa na vertical para que o sistema fique em equilíbrio e preencha a Tabela-1 abaixo. Figura-4: Exemplo de variação do ângulo do plano inclinado por fuso. a) Ângulo do plano ( o ) Tabela-1: medidas experimentais utilizando o plano de fuso ) sen( ) Força medida pelo (kg) (kg) dinamômetro (N) Considerando a equação pode-se escrever que:. (2) Construa um gráfico no papel milimetrado de. Trace uma reta que melhor se ajusta aos pontos experimentais e calcule o coeficiente angular desta reta (utilizando pontos sobre a reta, e não os pontos experimentais). O valor obtido será o da gravidade local. 4

5 Grafico- 1: Relação entre 5

6 PERGUNTA: Qual é o valor da gravidade local obtido a partir deste experimento? RESPOSTA: 6

7 5) Determinação do coeficiente de atrito. Medindo-se a massa do carrinho, a massa da carga que ele carrega, a massa na vertical (M vertical ) e conhecendo o ângulo para o qual o sistema entrou em equilíbrio, é possível determinar, a força normal (F N ) perpendicular aos trilhos do carrinho. Uma vez estabelecida a força normal através da equação 2:, (3) pode-se escrever a condição de equilíbrio:, (4) ou seja:, (5) sendo é medida obtida através da leitura do dinamômentro devido a massa na vertical. Tal equacionamento leva a conclusão:. (5) Utilizando os dados da Tabela-1, construa a Tabela-2: Tabela-1: medidas experimentais utilizando o plano de fuso Ângulo do plano ( o ) Então construa um gráfico no papel milimetrado de: e trace a melhor reta que se ajusta aos pontos experimentais. Com pontos da reta (não experimentais), calcule o coeficiente angular da reta, que fornecerá o valor de E. 7

8 Grafico- 2: Relação entre 8

9 PERGUNTA: Qual é o valor de E? REPOSTA: PERGUNTA: Quais as principais fontes de erros deste experimento? RESPOSTA: 9