Faculdade de Tecnologia de Mogi Mirim Arthur de Azevedo Roteiro para prática experimental EXPERIMENTO 5 Forças paralelas, Antiparalelas e Concorrentes 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 E3-1
EXPERIMENTO 5 FORÇAS PARALELAS, ANTIPARALELAS E CONCORRENTES Equipamento: Mesa de forças (conjunto de 3 polias) Acessórios: conjuntos de massas distintas (em dezenas de gramas), dinamômetro (unidade de newton), pedestal para fixação do dinamômetro, polias fixas e carretel com barbante. 1. INTRODUÇÃO Força é uma grandeza vetorial e os conhecimentos de adição/subtração vetorial serão fundamentais para o estudo em questão. Serão estudados nesta lição as classificações de forças quanto sua característica vetorial. Essas classificações podem ser descritas como: a) Forças colineares paralelas são forças cujos vetores que as representam estão assentados no mesmo eixo e de mesmo sentido; b) Forças colineares antiparalelas são forças cujos vetores que as representam estão assentados no mesmo eixo e sentidos opostos; c) Forças paralelas são forças cujos vetores que as representam estão assentados em eixos paralelos e possuem o mesmo sentido; d) Forças antiparalelass são forças cujos vetores que as representam estão assentados em eixos paralelos e sentidos opostos; e) Forças concorrentes são forças cujos vetores que as representam estão assentados em eixos com direções distintas aplicadas a um mesmo ponto; Exemplos: (a) (b) (c) (d) (e) linha de força E3-2
1. OBJETIVOS Analisar e classificar as forças do sistema. Medir e determinar a força resultante. 2. PROCEDIMENTOS Com base no experimento de adição e subtração vetorial realize as atividades abaixo: I. Atividade I: Medida de Força 1) Analise a faixa de operação do dinamômetro e anote-a: força mínima e máxima. 2) Monte o pedestal com o dinamômetro deixando-o com a haste móvel na altura da polia da mesa de força; (veja figura). prendedor barbante nó polia pedestal dinamômetro mesa Haste da mesa massa Figura 1 Montagem para medida de forças e análise do dinamômetro Separe uma massa; corte um barbante de 65 cm e o amarre na massa e na haste do dinamômetro. (Se possível de um nó a fim de que ele fique exatamente no centro do da mesa); a montagem deve ficar como ilustrado na figura 1 acima. Qual o módulo do vetor força? Resp.:. Adicione outra massa e verifique o módulo do vetor força? Resp.:. Calcule o módulo das forças pesos das duas massas utilizadas anteriormente e confronte a teoria (cálculo) com a leitura do dinamômetro. O dinamômetro está calibrado? Resp.:. Qual o erro do dinamômetro? Resp.:. Descreva uma equação que corrija o erro do dinamômetro e deixo-o calibrado. Resp.:. Determine qual a massa limite para não danificar o dinamômetro calibrado. Considere que uma unidade antes do fim da escala já compromete o dinamômetro? Resp.: _. E3-3
Ao adicionar uma nova massa que tipo de sistema de forma é formado? Resp.:. II. Atividade II: Forças Concorrentes 1) Separe duas massas iguais e faça um Y com três pedaços de barbante de 25 cm. Em um braço do Y amarre o dinamômetro e nos outros as duas massas. 2) Estenda as extremidades do barbante com as massas sobre cada polia de modo que: (i) as massas fiquem suspensas; (ii) o nó no centro da mesa, se for o caso mova as polias; (iii) o barbante conectado ao dinamômetro fica alinhado com a linha 0 180 o da mesa. Veja figura 2. Mesa de força polia 0 o dinamômetro 180 o nó barbante Figura 2 Vista por cima da montagem para medida de forças concorrentes. Qual o módulo de cada vetor força? Resp.:. Qual são os ângulos de cada vetor força na direção das polias? Resp.:. Considere a mesa no plano xy e o eixo x alinhado com a linha de 0-180 o. Qual o módulo de cada vetor componente de força? Resp.: Calcule a resultantes das forças em x e em y? Resp.: III. Atividade III: Forças Colineares Paralelas 1) Separe duas massas iguais, corte um barbante de 65 cm e em cada extremidade amarre uma massa. (Se possível de um nó a fim de que ele fique exatamente no centro do barbante). E3-4
2) Posicione as polias na mesa de força de modo a ficarem completamente opostas. 3) Estenda as extremidades do barbante com as massas sobre cada polia de modo a deixar as massas suspensas com o barbante alinhado com a linha 0 180 o da mesa (e com o nó no centro da mesa). Veja figura 3. Figura 3 Montagem para medida de forças Indique a direção, o sentido e o módulo os vetores força peso e força de tensão com a representação vetorial algébrica Resp.: IV. Atividade IV: Forças Concorrentes II 1) Separe duas massas iguais e faça um X com quatro pedaços de barbante de 25 cm. 2) Coloque massas m iguais nos braços de X com ângulo de 50 o e 60 o, o dobro da massa m para o ângulo de o e o triplo da massa m para o ângulo de 40 o. Estenda as extremidades do barbante com as massas sobre cada polia de modo que as massas fiquem suspensas. Veja figura 4. 180 o m 60 o 50 o 40 o 2 m 3 m 0 o m E3-5
Figura 4 Vista por cima da montagem para medida de forças concorrentes. Qual o módulo de cada vetor força? Resp.:. E3-6