A Física Painel de Forças

No dia 16 de maio do ano de 2023, o grupo realizou a prática experimental utilizando os conceitos estudados na disciplina de física teórica, leis de Newton, utilizando o painel de forças para ver a ação na prática.

Por definição, as leis de Newton são as leis que fundamentam a base da Mecânica Clássica, estas são capazes de explicar a dinâmica que envolve o movimento dos corpos. Quando se abordam as leis de Newton, estuda-se que se a resultante das forças que atuam sobre um corpo for nula, esse corpo permanecerá em equilíbrio (inércia). Estando em repouso, o corpo encontra-se em equilíbrio estático.

Na Engenharia, o estudo da Estática fornece a base matemática para que edifícios, pontes, túneis e outros tipos de construções sejam realizados com sucesso. Para que um ponto material permaneça em equilíbrio estático, existe uma condição necessária e suficiente: ele deve ficar em repouso. Para que isso ocorra, a resultante das forças que agem sobre ele precisará ser nula (FR = 0).

Na partícula mostrada nesta figura 1, agem apenas três forças 𝑓1 , 𝑓2 e 𝑓3 . Conforme a condição de equilíbrio dos pontos materiais, a soma vetorial dessas forças, necessariamente, deve ser igual a zero.

Figura 1: Forças atuando sobre um corpo de massa esférico

Forças são definidas como grandezas vetoriais. Portanto, uma força apresenta módulo, direção e sentido e obedece às leis de soma, subtração e multiplicação vetorial da álgebra. Graficamente, pode-se decompor uma força 𝐹 pertencente ao plano xy em ambos os eixos cartesianos. Em outras palavras, é possível fazer a decomposição de em forças componentes perpendiculares, conforme representado na figura 2. Essa força foi decomposta em duas forças componentes sobre as direções perpendiculares x e y.

O objetivo do grupo com este experimento é aprender a colocar as forças em equilíbrio nos vários ângulos e massas propostas, e assim, conseguir fazer a leitura no dinamômetro a fim de saber o valor da força resultante do experimento. Por fim, depois de calcular cada ângulo e peso dos materiais, pudemos comparar o valor do módulo da força resultante e comparar com a força peso da massa proposta.

Ao colocar em ação o experimento, pudemos entender a importância de cada equipamento usado durante o processo. Além disso, verificamos na construção dos dados experimentais que a fórmula do seno (cateto oposto/hipotenusa) e cosseno (cateto adjacente/hipotenusa) seria essencial para obter as medidas necessárias para a construção da tabela. Para concluir, na prática o movimento pode não ser constante e sem variações, por conta que há fatores que influenciam no resultado do experimento.