O Relatório Prática- Equilíbrio

1.1 OBJETIVOS

Verificar as condições de equilíbrio sobre uma partícula.

- Determinar o peso de um corpo através da resolução de um sistema de forças.

- Medir as reações nos apoios de uma viga bi apoiada, quando uma carga móvel é deslocada sobre a mesma.

- Verificar as condições de equilíbrio para um corpo rígido.

- Determinar o centro de gravidade de um sistema.

1.2 MATERIAL

Link para uma aula sobre Torque ou Momento de uma Força:

https://www.youtube.com/watch?v=xyySleaIQk0&ab_channel=F%C3%ADsicacomDouglaG omes

Link para a simulação a ser usada na Parte 1:

https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=mech_rovnobeznik&l=p t

Link para a simulação a ser usada na Parte 2: https://www.laboratoriovirtual.fisica.ufc.br/equilibrio-de-um-corpo-extenso

1.3 INTRODUÇÃO

1.3.1 Fundamento teóricos I

A força pode ser definida, de forma simples, como uma grandeza vetorial com uma direção e sentido. Podemos analisar os efeitos que ela causa em objetos, primeiramente, observando o equilíbrio e, como a força se comporta no corpo, segundo H. Moysés (2002, p. 64), “Historicamente, as forças e seus efeitos foram analisados primeiro em situações “estáticas”, ou seja, de equilíbrio(...)”. As condições de equilíbrio para uma partícula, é a soma das forças resultantes que é aplicada sobre ela forem nulas. De modo geral, podemos constatar que para estar em equilíbrio, a partícula estará em repouso ou fazendo um movimento na mesma

direção da força aplicada com velocidade constante. Como supracitado, a força é uma grandeza vetorial, logo, se decompor os vetores, podemos analisar a força-peso, e como ela se comporta,

H. Moysés (2002, p. 65)” A força peso é um exemplo de força que atua sobe uma partícula sem que tenha contato direto com um agente responsável pela força (no caso a Terra).” A seguir na Imagem 1.3.1.1 a representação do equilíbrio de uma partícula.

Imagem 1.3.1.1- Representação de equilíbrio

Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/equilibrio-um-ponto-material.htm acesso 30. julho.2021

1.3.2 Fundamentos Teóricos II

Diferentemente da partícula, quando falamos de força resultante sendo zero em um corpo extenso, não há garantia desse corpo está em equilíbrio. Tendo a capacidade de produzir força em diferentes pontos, o corpo extenso além de transladar ela irá gerar rotação, produzindo o torque, “Assim, dizemos que esse corpo se encontra em equilíbrio quando se encontra ao mesmo tempo em equilíbrio de rotação e translação.” (SILVA, D. 2021, BRASIL ESCOLA). Basicamente, o torque ou momento da força, é a capacidade da força de fazer rotação. Abaixo na figura 1.3.2.1, temos a representação de um corpo extenso, com diferentes pontos de força.

Imagem 1.3.2.1 – Corpo extenso

Fonte: https://resumos.mesalva.com/estudo-equilibrio-ponto-material-corpo-extenso-tensao-cordas/ acesso 29. julho.2021

1.3.3 Fundamentos Práticos II

Para a primeira parte do procedimento, utilizei as seguintes relações:

𝑇1𝑥 = 𝑇1 𝑥 𝑠𝑖𝑛 𝛼 = 𝑇2𝑥 = 𝑇2 𝑥 𝑠𝑖𝑛 𝛽 = 0

𝑇1 𝑦 = 𝑇1 𝑥 𝑐𝑜𝑠 𝛼 + 𝑇2 𝑦 = 𝑇2 𝑥 𝑐𝑜𝑠 𝛽 = 𝑇3 𝑦 = 𝑇3 = 0

Onde, T é a tração da corda, e estando o sistema em equilíbrio, o valor do peso e tração será igual. Fazendo a multiplicação da somatória de Tx, da tração e os senos dos ângulos alfa e beta formados, iremos ter o resultado da primeira relação de equilíbrio. A segunda relação será com os cossenos das trações, multiplicando teremos que a soma da tração um, mais a soma da tração dois, menos a tração três, resultará em zero(nulo), satisfazendo a condição.

1.3.4 Fundamentos Práticos II

Para a segunda parte do procedimento, utilizei as seguintes relações:

L

Xcg = X x P1 + (2) P2

𝑃1 + 𝑃2

Caracterizando o equilíbrio da partícula, onde X é comprimento do ponto analisado, P1 e P2 os pesos em questão e L o comprimento final do corpo extenso.

𝑃 = 𝑚 𝑥 𝑔

Onde P era o peso observado, m a massa e g a gravidade, que utilizei como pedido no roteiro, o valor de 9,81 m/s².

E para a transformação de grama-força foi usada a seguinte relação:

1𝑔𝑓 = 9,81 𝑥 10 − 3 𝑁

Para a soma vetorial de todas as forças externas que atuam sobre a barra:

RA + RB − P1 − P2 = 0

Ra e Rb são as reações dos apoios e P1 e P2, valores dos pesos analisados. Para a soma vetorial dos torques externos que atuam sobre a barra:

P1 × X + P2 ×

L

2 − RA x X A − RB × XB = 0

X sendo ponto do comprimento sendo analisado, P1 e P2 pesos, Xa e Xb pontos de reação da força de Ra e Rb respectivamente, na sua extremidade esquerda.

Onde as equações caracterizam equilíbrio

1.4 PROCEDIMENTOS