Laboratório de Física Experimento 09: Sistema de Roldanas Disciplina: Laboratório de Física Experimental I Professor: Turma: Data: / /20 Alunos (nomes completos e em ordem alfabética): 1: 2: 3: 4: 5:
2/11 09 - Sistema de Roldanas 1.1. Objetivos Em um sistema de Roldanas determinar as relações entre: a carga e a tração no fio; o deslocamento do fio pelo deslocamento da carga. 1.2. Equipamentos Um tripé com haste de com um conjunto de Roldanas Flaco-9630; Um tripé com haste de escala e fixador vertical para o dinamômetro; Um suporte para massas em forma de disco; Seis massas em forma de disco grandes; Uma régua de ; Três roldanas simples; Um conjunto roldanas (com três roldanas acopladas num eixo); Dinamômetros ( ; e ); Fio de. 2. Apresentação Figura 1: Montagem do sistema com 1 roldana móvel e 1 fixa Sistemas de roldanas são vastamente empregados pela humanidade com os mais diversos fins, dentre eles elevadores, deslocamento de cargas em portos, entre outros. Neste experimento serão empregados alguns sistemas de roldanas para investigar a relação carga vs força do operador, além do deslocamento da carga vs deslocamento do operador e comparar estes resultados às previsões teóricas.
3/11 (a) (b) (c) Figura 2: Arranjos para os sistemas de roldanas A Figura 2 apresenta os três sistemas de roldanas que deverão ser montados e analisados. Com as massas das cargas previamente medidas, a força do operador sobre o sistema ( ) será medida para ser comparada com o peso da carga ( ). Da mesma forma, um deslocamento de corda no operador ( ) será comparado ao deslocamento realizado na carga ( ), Figura 3 (a) e (b), respectivamente. (a) A razão entre a força do operador e o peso da carga é encontrada pela segunda Lei de Newton, resultando na expressão (4), onde é o número de roldanas móveis e a massa da carga pendurada no sistema. Já a razão entre o deslocamento da carga pelo deslocamento do operador é dado pela expressão (5). (b) Figura 3: (a) Peso da carga vs Força do operador e (b) deslocamento da carga vs deslocamento do operador 3. Experimento 3.1. Parte 1: Preparação Utilizando a balança, meça as massas do suporte com 1 disco, 2 discos,... até preencher a Tabela 1 a seguir:
4/11 # Discos Massa ( ) Tabela 1: Massa das cargas 3.2. Parte 2: Sistemas de Roldanas em Série 3.2.1. Uma roldana móvel e uma fixa Monte o sistema conforme a Figura 1, com uma roldana fixa e uma móvel, e meça as forças no fio para: 1 disco, 2 disco,...: Tabela 2: Força: Uma roldana móvel Com o auxílio de uma régua, desloque o fio de um na carga: e meça o deslocamento causado Tabela 3: Deslocamento: Uma roldana móvel 3.2.2. Duas roldanas móveis e uma fixa Monte o sistema com duas roldanas móveis e uma fixa, conforme a Figura 4 e repita os procedimentos anteriores
5/11 Figura 4: Montagem do sistema com 2 roldanas móveis e 1 fixa Repita o procedimento anterior, medindo a força no fio para o sistema com duas roldanas móveis e anotando seus valores na tabela abaixo. Tabela 4: Força: Duas roldanas móveis Com o auxílio de uma régua, desloque o fio de um na carga: e meça o deslocamento causado Tabela 5: Deslocamento: Duas roldanas móveis 3.2.3. Três roldanas móveis e uma fixa Coloque três roldanas móveis e uma fixa, estendendo o sistema anterior mais uma vez e repita as medidas:
6/11 Tabela 6: Força: Três roldanas móveis Com o auxílio de uma régua, desloque o fio de um na carga: e meça o deslocamento causado Tabela 7: Deslocamento: Duas roldanas móveis 4. Resultados Para uma roldana móvel, com as medidas da Tabela 2, determine o resultado para a razão conforme predito pela equação (4). Preencha a Tabela 8. # Discos Exp. Teórico Erro Tabela 8: para o sistema com uma roldana móvel. Repita o processo para duas roldanas móveis, com os valores da Tabela 4, apresentando os resultados na Tabela 9.
7/11 # Discos Exp. Teórico Erro Tabela 9: para duas roldanas móveis Por fim repita o processo com os valores da Tabela 6, apresentando os resultados na Tabela 10. # Discos Exp. Teórico Erro 8 8 8 8 8 8 Tabela 10: para três roldanas móveis Para os três experimentos acima, calcule a média e o desvio médio para os valores encontrados nas Tabelas 8, 9, e 10, apresentando os resultados na Tabela a seguir. Móveis Exper. Teórico 1 ± 2 2 ± 4 3 ± 8 Tabela 11: Razão entre a tração e o peso nos três experimentos Para os três experimentos determine a razão do deslocamento do operador pelo deslocamento da carga, medidos nas Tabelas 3, 5 e 7, e complete os resultados na tabela abaixo. Móveis Exper. Teórico 1 ± 2 2 ± 4 3 ± 8 Tabela 12: Razão entre os deslocamentos do operador e o deslocamento da carga nos três experimentos.
8/11
9/11 5. Experimento 09 - Sistema de Roldanas Professor: Turma: Data: / /20 Alunos (nomes completos e em ordem alfabética): 1: 2: 3: 4: 5: 6. Dados Experimentais Copie as medidas da Tabelas 1 a 7, nas Tabelas abaixo: # Discos Massa ( ) Tabela 13: Massa das cargas Tabela 14: Força: Uma roldana móvel
10/11 Tabela 15: Deslocamento: Uma roldana móvel Tabela 16: Força: Duas roldanas móveis Tabela 17: Deslocamento: Duas roldanas móveis Tabela 18: Força: Três roldanas móveis
11/11 Tabela 19: Deslocamento: Duas roldanas móveis 7. Equações e Expressões Relevantes Nesta seção são apresentadas as expressões, equações e definições necessárias para o desenvolvimento do experimento. O Formulário aponta as equações e definições essenciais para o desenvolvimento das expressões na Composição, enquanto que este último apresenta as expressões finais, geralmente, para a resolução do problema apresentado no experimento. 7.1. Formulário 2ª Lei do Movimento. (1) (2) Erro percentual Aceleração da gravidade para a região. (3) 7.2. Composições (4) Razão do Peso pela Tração, para roldanas móveis, (5) roldanas mó- Rezão do deslocamento da corda pelo deslocamento na carga, para veis.