Universidade Estácio de Sá

Física Experimental 1

Campus Santa Cruz

Fernanda Ouverney Torres de Sá

MESA DE FORÇA

Experimento da Força de Tração

Professor: Thiago Alvarenga

Rio de Janeiro, novembro de 2013

Resumo

Experimento realizado utilizando uma Mesa de Força, com o intuito de estudar o Equilíbrio Estático em massas diferentes, medir a tensão da corda e comparar os valores reais com os teóricos. Os mesmos devem ter discrepância menor que 10%. Foi encontrado valor maior para algumas medidas, indicando erro no momento da realização do experimento.

Introdução

A força de tração (foco deste estudo) é resultante de uma força aplicada em uma corda para sustentar ou puxar algum objeto preso a esta mesma corda.

Figura 1 Força Tração

A imagem acima mostra como a força de tração T funciona. Ao colocar uma força P, esta puxa a corda, a força é transferida para a mesma que, pela terceira lei de Newton, o nó deve puxar a corda com mesma intensidade e direção, mas com sentido oposto, força T.

O estudo com a Mesa de Força serve para avaliar a relação entre a Tração em uma corda e o peso exercido sobre ela em um equilíbrio estático. Essa relação nos mostra que, o peso de um objeto qualquer de força P deve ser aproximado aquele suportado pela Tração na corda.

Para tal experimento, utilizamos também dinamômetros, que mostrou o peso em Newtons suportado, alinharam-se os ângulos dos dinamômetros com o centro da mesa, usando o transferidor de forma que os ângulos externos permanecessem iguais.

Assumindo o seguinte esquema:

Figura 2 Esquema de Montagem (Mesa de Força)

Sendo assim, pode-se calcular a tração nas cordas e comparar com o peso medido no momento. Para tal, temos a seguinte equação;

T1e/senβ = T2e/senα = P/senλ

Sendo:

T1e = tração corda 1 esperada

T2e = tração corda 2 esperada

P = peso

Teremos:

Para T1;

T1e/senβ = P/senλ

Arrumando a equação temos,

T1e = P.senβ/senλ (eq. 1)

E para T2 temos,

T2e/senα = P/senλ

Arrumando temos,

T2e = P.senα/senλ (eq. 2)

Desta forma, pode-se comparar o peso medido com o peso esperado, lembrando que, a diferença ideal entre as medidas deve ter uma discrepância de no máximo 10%.

Para obter a disparidade entre as medidas temos a seguinte equação:

Equação de discrepância

Valor Medido – Valor Esperado x 100 valor esperado

(eq. 3)

Objetivo

Comensurar as medidas de tração esperadas e encontradas, verificar a divergência entre os valores ideal e real.

Esquema de Montagem

Neste estudo foram utilizados:

Mesa de força:

Dinamômetros:

Transferidor (já embutido na mesa de força)

3 (três) pequenos discos metálicas (massa padrão).

Uma pequena corda (sendo considerada massa desprezível para o experimento).

Imagem da Mesa de Força no momento do experimento.

Procedimento experimental

Na mesa de força, foram colocados dois dinamômetros ligados entre si nas suas extremidades por uma corda. No terceiro dinamômetro, foram colocados os discos e alinhados os ângulos segundo Figura 2, assim, podemos medir a força aplicada a corda. Obteve- se os seguintes resultados:

Tabela 1

P (N)

α (°) β (°)

λ (°) T1M (N)

T2M (N)

0,26 120 120 120 0,24 0,240,76 130 130 100 0,52 0,501,04 140 140 80 0,72 0,74

Discursão de Resultado

A parir disto, pode-se fazer os cálculos para as tensões T1 e T2 esperadas, segundo as equações 1 e 2.

Para discrepância, utilizou-se a equação 3.

Resultados alcançados foram:

Tabela 2

T1M (N) T1E (N) ∆1 (%) T2M (N) T2E (N) ∆2 (%)0,24 0,26 7,69 0,24 0,26 7,690,52 0,59 11,86 0,5 0,59 15,250,72 0,67 7,46 0,74 0,67 10,44

MÉDIA9,00333

311,1266

7

Como dito anteriormente, a porcentagem de discrepância entre valores reais e ideais devem ser de no máximo 10%.

Em T1:

Os testes com os discos metálicos mostrou em T1 certa congruência para a primeira e terceira medida, não acompanhada na segunda medição, tendo esta, mostrado uma discrepância de valores entre o medido e o esperado 11,86% acima aceito.

Em T2:

Com os mesmos discos, T2 apresentou na primeira medida, valor igual a T1, sendo sua disparidade no primeiro teste, entre valores medido e esperado, dentro da porcentagem aceita. Porém, para segunda e terceira medição, o mesmo não ocorreu.

No segundo teste, a divergência entre os valores mostrou 15,25%. Já no terceiro teste, essa dessemelhança mostrou valor de 10, 44%, conforme Tabela 2.

No momento do experimento, a preocupação com o alinhamento dos ângulos foi constante, porém, o mesmo não ocorreu com os dinamômetros ou a corda, sendo cometidos os erros sistemático e grosseiro.

Como pode ser percebido, as diferenças em T2 foram maiores que em T1, levando assim a conclusão de possíveis erros como equipamento descalibrado ou a corda esticada, apesar de a terceira medida ter sido feita com esta preocupação, não foi o suficiente para evitar o erro.

Conclusão

O trabalho com a Mesa de Força é fundamental para o entendimento da Força de Tração.

Através das equações de Força de Tração e Discrepância, pode-se analisar e comparar os resultados das medições nas cordas T1 e T2.

A disparidade de 12% em T2 nos mostra erro de execução do experimento proveniente de equipamento descalibrado e mal uso de mesmo, o que justifica tal discrepância entre T1 e T2.

A terceira lei de Newton nos diz que “quando dois corpos interagem, as forças que cada corpo exerce sobre o outro são iguais em módulo e têm sentidos opostos”. Com a Força Tração, a tensão exercida na corda, teoricamente, deveria ser igual à Força Peso submetido a mesma. Para valores reais, tem-se uma discrepância máxima de 10%. Com os números obtidos, conclui-se que, para uma aplicação prática, não seria válido o experimento realizado, pois a margem de erro está acima da aceita.

Bibliografia:

Fundamentos da Física, Vol 1, Mecânica, Halliday e Resnick.

http://www.infoescola.com/fisica/equilibrio-estatico/

http://www.ebah.com.br/content/ABAAABFk8AF/fisica-dinamica

http://www.brasilescola.com/fisica/a-forca-tracao.htm