Desvio percentual

Objetivo

Determinar as forças que agem sobre um ponto (estático) utilizando um par de molas.

1) Introdução teórica

Para a realização do experimento, foi necessário o conhecimento de duas teorias. São elas:

1.1) Desvio Percentual

O desvio percentual auxilia-nos a determinar se os dados registrados experimentalmente estão próximos do esperado com base na teoria. O maior desvio percentual aceito é 3%. Se esse limite for ultrapassado, conclui-se que há erro nos dados coletados.

ε =|P1-P2| *100%

P1+P2

2

Fórmula 1.1.1

1.2) Equações das molas

As equações das molas nos permite obter o valor da carga aplicada sobre elas com razoável precisão (décimo de gf), medindo apenas o seu comprimento após sofrer a deformação. Cada mola possui uma equação correspondente, pois suas propriedades não são as mesmas. As equações abaixo são das molas utilizadas neste experimento:

Mola rosa: Y = 0,460392X - 9,378003 (Equação 1.2.1)

Mola vermelha: Y = 0,457340X - 7,571099 (Equação 1.2.2)

Mola sem cor: Y= 0,675713X -10,117515 (Equação 1.2.3)

Onde X é o comprimento da mola após sofrer a deformação e Y é P(gf).

2) Descrição do material

Legenda

1,2 molas

3 base metálica

4,5,6,15 hastes

7,8,9 linhas

10,11,12,13,16,20 pregadores

14 base redonda

17, 19 hastes menores

18 parafuso intermediário

21 régua com escala em mm (30mm)

22, 23 parafusos

3) Descrição do experimento

Esta experiência foi realizada em três etapas. São elas:

Etapa 1 - Coleta de dados

Dispomos de três molas, identificadas como molas rosa, vermelha e sem cor. Após montarmos as estruturas das figuras 2.1 e 2.2, formamos três pares de molas diferentes. Utilizamos todos os pares possíveis, sendo eles:

• Mola sem cor e mola rosa

• Mola sem cor e mola vermelha

• Mola rosa e mola vermelha.

Escolhemos um par para dar inicio ao experimento. Medimos o comprimento final de cada mola, isto é, seu comprimento inicial acrescido da deformação, em três casos que se diferenciam pela posição do pregador 12 (fig 2.1).

Com o intuito de aplicar sobre um ponto, situado entre as duas molas, forças entre 5gf e 15gf; 15gf e 25gf; 25gf e 35gf, determinamos a posição do pregador com o auxílio das tabelas das molas utilizadas (tabela 4.1.1, 4.1.2 e 4.1.3). Para aplicarmos uma força com módulo entre 5 e 15, por exemplo, o comprimento das molas após serem deformadas deve estar entre os valores registrados em sua tabela correspondente quando são aplicadas cargas de 5gf e 15gf.

Para os outros dois pares, repetimos o procedimento descrito.

Após registramos, em cada tabela (tabelas 4.1.4, 4.1.5 e 4.1.6), os dados observados, notamos que precisamos determinar as cargas aplicadas às molas.

Etapa 2 - Determinando F(gf)

Dispondo das equações das molas envolvidas no experimento, substituímos o comprimento final das molas na variável X da equação correspondente para determinar o valor das cargas aplicadas. Para o valor de Y (carga), devemos considerar apenas uma casa decimal, pois as equações utilizadas possuem razoável precisão.

Os valores de Y para cada mola em determinada série devem ser próximos um do outro, já que o ponto é estático.

Devemos, então, verificar através de cálculos se os valores registrados podem ser aceitos ou se o desvio percentual entre o valor registrado e o valor real é absurdo.

Etapa 3 - Desvio padrão

Para sabermos se tanto os valores registrados quanto o módulo das forças estão corretos, utilizamos a fórmula 1.1.1. Na fórmula substituímos os dois valores de F(gf) registrados para cada par com o pregador em uma posição específica. Se algum dos valores calculados for maior que 3%, devemos registrar novamente a deformação da mola e calcular F(gf). Caso contrário, os resultados obtidos são aceitáveis.

4) Tabelas, cálculos gráficos e figuras

4.1) Tabelas

Mola vermelha Mola sem cor

P(gf) <l> (mm) P(gf) <l>(mm)

0 26 0 22

5 27 5 23

10 39 10 29

15 49 15 37

20 61 20 45

25 71 25 52

30 82 30 59

35 93 35 67

Tabela 4.1.1 Tabela 4.1.2

Mola rosa

P(gf) <l>

0 26

1 26

3 27

5 31

7 36

9 40

10 42

12 46

15 53

17 57

20 64

22 68