Vantagem Mecânica

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 1

2 OBJETIVOS 2

3 MATERIAIS E MÉTODOS 2

3.1 Materiais 2

3.2 Métodos 3

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 3

5 CONCLUSÃO 11

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 11

INTRODUÇÃO

Pela Análise dos conceitos de Young & Freedman “Quando uma força envolve o contato direto entre dois corpos, ela é chamada de força de contato.” Concluímos que a força de tração, sendo essa a denominação para força interativa existente numa corda tensionada entre dois corpos, é uma força de contato direto, logo, uma vez que, passada por uma roldana fixa de atrito inconsiderável, e tendo nas suas duas extremidades uma força □(→┬F ) de mesma direção, mesmo sentido e mesma norma, aplicadas a cada uma das extremidades, ter-se-á validade da segunda lei de Newton que prevê o equilíbrio mecânico em corpos cujo somatório das forças atuantes seja nulo e ter-se-á ainda que □(→┬P )=□(→┬T ) Onde □(→┬P e )□(→┬T ) são, respectivamente, o peso e a tração de tal forma a se aplicar a primeira situação ilustrada na Figura 1:

Figura 1 - Sistema de Roldanas. Retirado do Guia de experimento 6.

Observando o segundo caso da Figura 1 percebemos que a dada associação de roldanas irá criar um sistema mecânico tal, que irá causar uma perturbação no quadro originalmente exposto e criará um sistema de forças nas quais, para se obter o equilíbrio, será necessária uma diferença entre as forças aplicadas as quais introduziremos os conceitos de Força Aplicada e Força Transmitida, onde força aplicada é a força medida na extremidade da maquina e será, obrigatoriamente menor que a força transmitida, que é a força integralmente transmitida à maquina. Assim temos que, Vm, onde Vm é a vantagem mecânica, será entendida como a razão entre esses conceitos assim temos a eq. (1):

Vm=(Força Transmitida)/(Força Aplicada) (1)

OBJETIVOS

Obter a vantagem mecânica de sistemas;

Comparar forças medidas com as forças que, teoricamente, deveriam ser obtidas, a fim de obter um erro;

Confeccionar diagramas das forças atuantes dos sistemas;

Entender o funcionamento de roldanas.

MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais

Roldanas;

Barbante;

Discos metálicos;

Gancho;

Tripé;

Dinamômetro (Figura 2).

Figura 2 – Dinamômetro.

Métodos

Foram trabalhados três arranjos, o primeiro somente com uma roldana fixa, o segundo com uma fixa e uma móvel, e o terceiro com uma fixa e duas móveis. Em cada sistema foram estabelecidos dois conjuntos e medidas suas diferentes forças cinco vezes com o auxílio do dinamômetro, a força peso medida é chamada de força transmitida. O Conjunto I era composto por cinco discos metálicos, gancho e a quantidade de roldanas do arranjo; o Conjunto II era composto por sete discos metálicos, gancho e a quantidade de roldanas do arranjo. Por fim, depois de montado os sistemas dos respectivos arranjos, com um dinamômetro em uma extremidade, foi medida a força aplicada também cinco vezes.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Procedemos ao experimento utilizando duas massas diferentes, o conjunto I contendo 5 discos metálicos e o conjunto II contendo 7 discos metálicos, aferindo as medidas dos mesmos 5 vezes – juntamente com o gancho – utilizando o dinamômetro, antes e após conectá-los à corda. Á primeira medida aferida nomeamos força transmitida medida (F_(t_m )), e à segunda nomeamos força aplicada medida (F_(a_m )). Fizemos o experimento em três etapas; a primeira sem utilizar roldanas móveis, somente uma fixa; a segunda utilizando uma roldana fixa e uma móvel; e a terceira utilizando uma roldana fixa e duas roldanas móveis. A essas etapas nomeamos como Arranjos I, II, III respectivamente, sendo que todas elas tinham uma roldana fixa acoplada ao tripé. Dessa forma podemos visualizar o experimento conforme exposto nas Figuras 3, 4 e 5 que seguem.

Figura 3 – Arranjo I caracterizado por uma roldana fixa.

Figura 4 – Arranjo II caracterizado por uma roldana fixa e uma móvel.

Figura 5 – Arranjo III caracterizado por uma roldana fixa e duas móveis.

Conhecidas as forças atuantes em cada ponto do experimento, demonstramo-las através das Figuras 6, 7, 8 e 9 abaixo.

Figura 6 – Diagrama das forças atuantes sobre a roldana fixa, onde a mesma está localizada na origem dos eixos coordenados.

Figura 7 – Diagrama das forças atuantes sobre as massas, onde as mesmas estão localizadas na origem dos eixos coordenados.

Figura 8 – Diagrama das forças atuantes sobre o dinamômetro, onde o mesmo se encontra na origem dos eixos coordenados.

Figura 9 – Diagrama das forças atuantes sobre as roldanas móveis, onde as mesmas se encontram na origem dos eixos coordenados

Como o dinamômetro é um instrumento analógico, calculamos a incerteza a ele associada dividindo a sua menor medida possível – 0,2×〖10〗^(-1) N – por 2,