Cristalização

Objetivos

Os objetivos deste experimento foram verificar o equilíbrio de forças, manusear dinamômetro e escalas de medida e analisar erros e incertezas.

Problema Físico

Nesse experimento é demonstrado o equilíbrio encontrado em um anel cromado que é ligado por fios a três forças: duas forças peso geradas por massas de discos pequenos e uma medida pelo dinamômetro. O equilíbrio acontece quando o anel permanece em repouso no centro de uma mesa circular segmentada em grau, significando que o somatório das forças que agem sobre o anel é igual a zero, não gerando aceleração no corpo pelos princípios da primeira Lei de Newton.
Na experiencia, três massas diferentes são usadas. Por essa razão, três arranjos devem ser feitos. No primeiro, o sistema é composto pelas forças peso 1 e 2, derivadas das massas 1 e 2, obtidas a partir da medição do dinamômetro, e por uma terceira força que foi medida diretamente pelo dinamômetro. Já no segundo arranjo, o sistema é composto pelas forças peso 2 e 3, derivadas das massas 2 e 3, além da terceira, cuja medição também é feita diretamente pelo dinamômetro. Por final, no terceiro arranjo, o sistema é composto pelas forças peso 3 e 1, e novamente por uma terceira força constatada pelo dinamômetro.
A mesa circular segmentada em graus também nos proporciona visualizar os ângulos α, ß, γ, correspondentes à direção em que cada força atua, sendo possível usar técnicas algébricas mais simples como a decomposição das forças em sistemas de coordenadas retangulares nos eixos x e y, para se resolver os problemas matemáticos.

Desenvolvimento Teórico

Foram obtidos os valores para as forças P1, P2 e P3, determinados os valores das incertezas de cada uma delas (proposto pelo grupo por meio de comparação entre as medidas feitas com o dinamômetro na vertical e depois na horizontal), e identificados os ângulos na mesa em que cada força atuou (quando o anel se encontrava em repouso no centro da mesa). Deste modo:

No arranjo 1: