Física - equilíbrio de corpos extensos

Páginas: 6 (1495 palavras) Publicado: 31 de março de 2011
São Paulo, 01 de Dezembro de 2010

Laboratório II

Equilíbrio de Corpos Extensos
Curso: Engenharia Civil - 1º Semestre / Noturno Disciplina: Física Geral e Experimental I Prof. Sérgio

Introdução
“Deem-me um ponto de apoio e uma alavanca e moverei a Terra.” Arquimedes Ao desenvolver uma solução para lançar na água uma luxuosa nau de quatro mil toneladas construída pelos armadores do reiHierão, Arquimedes inventou a alavanca e desenvolveu o conceito de centro de gravidade. Provavelmente recorrendo a um sistema de roldanas e a partir de sua descoberta sobre como, a partir de um ponto de apoio bem calculado, é possível com uma pequena pressão erguer um peso bem maior, Arquimedes conseguiu colocar a nau na água. Em sua obra “Sobre o equilíbrio dos planos”, ele mostrou comodeterminar o centro de gravidade de figuras bidimensionais e lançou alguns dos fundamentos da física teórica.

ILUSTRAÇÃO: Arquimedes e a alavanca

No dia-a-dia, temos inúmeros exemplos nos quais noção de Momento (torque) de uma força está envolvida: além das alavancas, ferramentas, máquinas, automóveis. Quando tentamos girar a porca com uma chave, utilizando uma força de mesmo valor, será mais fácilconseguirmos se a força estiver aplicada no ponto A (mais distante do polo) do que se estiver aplicada no ponto B (mais próximo do polo). A porca vai girar em torno de seu centro. Quanto maior for a distância desse ponto ao ponto onde a força é aplicada, maior vai ser a facilidade de girarmos a porca com a chave. Mas e se o objetivo for o equilíbrio? M = F . d . sen/cosӨ Em um dado referencial,para que um corpo esteja em equilíbrio, duas condições se fazem necessárias. De acordo com a primeira lei de Newton (Lei da Inércia), para uma partícula estar em repouso é necessário que a resultante de todas as forças aplicadas sobre ela seja nula. Além disso, a soma algébrica dos momentos (torque) das forças do sistema, em relação a qualquer ponto, também deve ser nula. Condições de equilíbrio: Asoma de todas as projeções das forças no eixo X é nula. ∑Fx = F1x + F2x + ... Fnx = 0 A soma de todas as projeções das forças no eixo Y é nula. ∑Fy = F1y + F2y + ... Fny = 0 A soma de todos os momentos é nula ∑M = F1x . d + F2x. d + ... Fnx. d = 0 O momento pode ser tanto positivo quanto negativo. Adota-se, por convenção o sinal (+) se a força tende a girar o segmento em torno de polo no sentidoanti-horário e (-) no sentido horário.

O centro de gravidade de um corpo O peso de um corpo é definido como sendo a força que a Terra atrai o corpo (gravidade) x a sua massa. O ponto de aplicação do peso de um corpo é denominado centro de gravidade. Se um corpo homogêneo apresentar um elemento de simetria (um ponto, um eixo ou um plano), o centro de gravidade pertence, necessariamente, a esseelemento. Isto significa que o centro de gravidade coincide, neste caso, com o centro geométrico.

A unidade de momento no Sistema Internacional de Unidades é Newton x metro (n . m).

Objetivo
Este experimento busca estudar o equilíbrio de uma barra sustentada por diversas forças, e demonstrar na prática o conteúdo teórico aprendido em sala de aula.

Materiais e Métodos
Os dois experimentosdo laboratório 2, descritos neste relatório, foram realizados utilizando os seguintes materiais:

Peso de metal 100g
100g linha

Linha de costura

Peso de metal 50g
50g barra

Barra de metal de 40cm e 222g

Peso de metal 10g
10g suporte

Suporte de metal

Montagem 1
Os dois suportes foram postos paralelos um ao outro. A barra de metal de 40cm e 222g foi atrelada a uma fina hasteno primeiro suporte, permitindo o movimento pendular, e uma roldana, um pouco acima, no segundo. Um peso de 100g foi adicionado na barra à 25 cm do polo. Na linha, ligada ao orifício da outra extremidade, que passava pela roldana, o grupo adicionou pesos até que o sistema atingisse o equilíbrio com a barra na posição horizontal, formando um ângulo de 90º. Os pesos necessários para que o sistema...
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