Relatório de Física: Força e alongamento do fio de borracha
Por: André Luís • 1/4/2018 • Relatório de pesquisa • 1.223 Palavras (5 Páginas) • 387 Visualizações
Força e alongamento do fio de borracha
LABORATÓRIO DE FÍSICA I
IFMG Campus Betim
André Luís do Couto Souza, Engenharia Mecânica 19/03/2018
Resumo. O presente relatório referente ao experimento realizado no Laboratório de Física do IFMG Campus Betim, tem por finalidade descrever os conceitos relacionados ao comportamento de um determinado material quando este é submetido a aplicação de uma força deformadora. Mais especificamente este experimento abordou os conceitos do alongamento do fio de borracha, onde foi avaliado se o mesmo é um bom medidor de força realizando testes, cálculos e aplicação de conceitos da física mecânica.
Palavras chave: Material. avaliado, força.
Introdução
Medidores de força
Há forças diferentes em todo o universo que podem atuar sobre os objetos para criar movimento, algumas das forças medidas incluem tensão, e as forças gravitacionais e de fricção.
A força age sobre um objeto que faz com que ele seja empurrado, puxado, acelerado, girado ou deformado.
Medidores de força medem as forças sobre os objetos nas medições científicas de Newtons. Medidores básicos utilizam materiais elásticos como molas e elásticos para medir forças. Um bom exemplo de um medidor de força é a balança que colocam nos banheiros das casas, ela mede a quantidade de força exercida sobre ela mostrando essa força sob a forma de unidades de peso.
Robert Hooke
Em 1678, o cientista Inglês Robert Hooke criou um medidor de força, mostrando que a distância que uma mola se estenderá é proporcional à quantidade de força aplicada a ela. Sua teoria da força tornou-se conhecida como Lei de Hooke. Molas são frequentemente utilizadas em medidores de força por causa das experiências de Hooke.
[pic 1]
Newton
Cada força tem um tamanho e uma direção, a combinação de tamanho e orientação é calculada como um vetor de força. A unidade comum para força de medição é um Newton (N), que tem o nome de Sir Isaac Newton. A primeira lei de movimento apresentada por Newton expressa a ideia de que um objeto não irá se mover ou permanecer em um movimento em linha reta, a menos que seja afetada por uma força externa. A segunda lei de Newton explica como a velocidade e direção de um objeto são afetadas por um objeto externo. Os medidores de força também são conhecidos como medidores Newton, já que as forças exercidas numa experiência podem ser medidas em Newtons.
Usos do medidor de força
Experimentos básicos usando medidores de força podem medir a gravidade e sua força em objetos pequenos derrubados enquanto estiverem anexados aos medidores. Eles também podem medir a força necessária para puxar um objeto em uma inclinação e a força aplicada no braço de uma catapulta na hora de um lançamento.
Procedimento Experimental
Foram separados os seguintes materiais para a realização do experimento:
- 1 barra de suporte com rosca;
- 1 barra de suporte sem rosca;
- 1 manga quadrada;
- 4 pesos de 50g cada;
- 1 trena;
- 1 fio de borracha;
- 1 pino com gancho;
- 1 esquadro geométrico.
Após separar os matérias iniciou-se a montagem da estrutura do experimento (Fig. 1):
- Retirou-se a caixa moldada do kit de mecânica 1;
- posicionou-se a caixa com a base virada para cima de forma a servir como base para a estrutura;
- posteriormente foi realizado a montagem das barras de suporte, utilizando a manga redonda para prolonga-las;
- enroscado a barra de suporte com rosca ao conector fêmea no fundo da caixa;
- montado de forma vertical a manga quadrada na extremidade da barra sem rosca;
- fixou-se a trena na extremidade da manga quadrada de forma paralela as barras de suporte;
- por fim pendurou-se o pino com gancho a manga quadrada e também o fio de borracha.
[pic 2]
Fig.1:Estrutura montada.
Após montado a estrutura iniciou-se o procedimento de avaliação do alongamento da borracha quando submetido a carga e alivio desta.
Primeiramente mediu-se com auxílio de um esquadro geométrico e a trena (± 0,1) a posição inicial da extremidade do fio de borracha, posteriormente adicionou-se os pesos de um a um repetindo a medição da extremidade do fio de borracha conforme adicionado os pesos (Fig. 2.)
sendo anotando as medidas para a realização dos cálculos, sendo que no final esses pesos forma mantidos pendurados até que deu-se inicio a outra etapa do experimento, que persistia em realizar as medições da extremidade do fio de borracha conforme fosse retirando os pesos (Fig. 3) .
[pic 3]
Fig.2: Medições realizada com o fio sob carga 0,p,2p,3p e 4p respectivamente onde p = peso.
[pic 4]
Fig.3 : Medições realizadas sob alívio da carga, 4p, 3p, 2p,p e 0 respectivamente.
Resultados e Discussão
A Fig.4 baseada nos dados obtidos durante a realização do experimento, demonstra que a força peso influencia no alongamento do fio de borracha uma vez que o fio de borracha realiza uma força contraria a força peso, o gráfico apresenta uma dispersão devido a imprecisão da borracha, porém
há uma tendência de linearidade, as equações das retas que tendem ser lineares são:
- Equação da reta do fio de borracha sob carga.[pic 5]
Número de pesos suspensos[pic 6]
0 1 2 3 4
[pic 7]
- Equação da reta do fio de borracha sob alívio da carga.
[pic 8]
Posição da extremidade do
fio de borracha (cm)
Alongamento Delta (s) do fio de borracha (cm)[pic 9]
18,8
±0,1
0
19,3
±0,1
0,5
±0,2
20,3
±0,1
1,5
±0,2
22,6
±0,1
3,8
±0,2
24,6
±0,1
5,8
±0,2
[pic 10]
Tabela 2: Alongamento sob alívio da carga[pic 11]
[pic 12]
Número de pesos suspensos
4 3 2 1 0
[pic 13]
Posição da extremidade do
fio de borracha (cm)
Alongamento[pic 14]
24,7
±0,1
22,8
±0,1
20,7
±0,1
19,3
±0,1
18,8
±0,1
Fig. 4: Gráfico da deformação sofrida pelo fio de borracha com carga e alivio de carga.
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