Centro Universitário UNICAPITAL e

Faculdades Integradas Paulista FIP

Engenharia de Automação e Controle

Engenharia Elétrica

Engenharia Mecânica

Engenharia Civil

Roteiro para Laboratório de Física 1

Experiência 01

Profa Suely Midori Aoki

Laboratorista Vivian Delacoleta

Profa Suely Midori Aoki

1

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São Paulo 2014

Instruções para a elaboração do Relatório

Após a realização do experimento pelo grupo deve ser apresentado ao professor

responsável um relatório que deverá ser elaborado em grupo, contendo os itens

relacionados a seguir. Além da apresentação dos dados tomados no laboratório, o relatório deverá conter o tratamento destes dados bem como sua análise, conforme as instruções sobre o detalhamento da análise de dados fornecidas neste roteiro.

1. Capa: folha de rosto com a identificação do número do experimento, título, data da realização do experimento, unidade e turma, sendo que estas informações podem ser dispostas numa tabela como segue:

Número do Experimento

Título

Data do Experimento

Unidade

Turma

RA Nome Completo Assinatura

1

2

3

4

5

6

2. Objetivo: descreva resumidamente qual(is) o(s) objetivo(s) a ser(em) atingido(s) com o experimento.

3. Material Utilizado: relacione em itens os materiais utilizados no experimento, citando a identificação técnica (modelo e marca) dos equipamentos e dispositivos elétricos/eletrônicos, podendo ilustrar com figuras, fotos ou diagramas.

4. Procedimento Experimental: descrição resumida do procedimento adotado para a realização do experimento.

5. Dados: mostre claramente os dados obtidos, relacionando-os numa tabela, quando possível.

6. Análise dos Dados: descreva explicitamente os cálculos feitos com os dados obtidos e outras análises realizadas com os dados colhidos; mostre os resultados obtidos com os cálculos em tabelas e gráficos quando pertinentes

7. Conclusão: elabore um ou mais parágrafos sobre o que pôde ser concluído a partir dos dados obtidos e sua análise

8. Referências Bibliográficas: apresente a bibliografia consultada nos estudos realizados.

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Parte prática – Laboratórios

Materiais necessários para a realização do experimento (vide anexo 1):

1. Conjunto de plano inclinado com base de sustentação e rampa de inclinação ajustável 2. Carro com carenagem 3D 3. Corpo de prova de madeira 4. Massas acopláveis cilíndricas 5. Dinamômetro com precisão de 0,02 N e escala maxima de 2 N 6. Escala angular (em um dos conjuntos a escala está acoplada no plano inclinado e no outro

está separado)

Observação: Há dois tipos de conjunto de plano inclinado, consulte o Anexo 1 para reconhecer qual deles sera utilizado pelo seu grupo.

Título: PLANO INCLINADO

Objetivos:

Rever as relações trigonométricas básicas em um triângulo retângulo, seno, cosseno e tangente, e o Teorema de Pitágoras.

Visualizar as forças peso e normal num plano inclinado, verificando a independência entre suas naturezas.

Compreender a decomposição de forças em suas componentes perpendicular e tangencial ao plano inclinado.

Introdução Teórica para realização e análise do Experimento:

O teorema de Pi . Na geometria euclidiana, o teorema afirma que:

, o quadrado do comprimento da h quadrados .” (f 1)

f os dois lados que

formam o triângulo. O enunciado anterior relaciona comprimentos, mas, :

quadrad .” (f 2)

Para ambos os enunciados, pode-se equacionar: onde: c representa o comprimento da hipotenusa, a e b representam os comprimentos dos catetos. O teorema de tico gr ( - . .)

Figura 1- Teorema de Pitágoras

Figura 2 - Teorema de Pitágoras (áreas)

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f ( emáticos babilônicos conheciam algorit f ). s cossenos do matemático persa Ghiyath al-Kashi (138 – 1 2 ) terceiro lado de qualquer triângulo, dados os comprimentos de dois lados e a med . ca ( ) do quadrado cons a (c).

Trigonometria do triângulo retângulo f . , tradicionalmente, , denominada grau e, cada um deles tem medida entre 0o e 180o 180o. Em um triâ f , uma vez que seus lados sejam conhecidos.

, tem mediada de 90o. Os ou

, dado um segmento ,

indicamos o comprimento de por AB, onde

AB=med( ).

(figura 3) em B, cuja medida x, em intervalo [0, :

Seno: Seno de x comprimento da hipote . :

Cosseno: Cosseno de x . :

Tangente: Tangente de x cateto adja . :

Figura 3 – Triângulo Retângulo

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Dinamômetro O dinamômetro é um instrumento utilizado para medir a intensidade das forças.

Força Peso A força peso é uma força de natureza gravitacional, ou seja, é uma força atrativa de longo alcance entre corpos macroscópicos, como um objeto de massa m e o planeta com massa M; a força peso do objeto de massa m tem direção perpendicular à superfície do planeta que o atrai no sentido do centro do planeta (figura 5) e tem intensidade:

P = m.g

onde m é a massa do objeto e g é a aceleração da gravidade que varia de acordo com a massa do planeta que está atraindo o objeto. A notação de negrito indica que a grandeza é um vetor.

Força Normal A força normal é de natureza eletromagnética, ou seja, uma força que surge da interação de longo alcance entre os elétrons de um corpo sólido que está em contato com uma superfície também sólida. A força normal, então, NÃO é uma reação à força peso. Sua direção é sempre perpendicular à superfície de contato e sentido para fora desta superfície (figura 5).

Figura 4 – Dinamômetro

Figura 5 – Triângulo Retângulo

Profa Suely Midori Aoki

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Instruções para a realização do experimento:

1. Utilizando o dinamômetro na vertical, meça os pesos dos corpos de prova, ou seja, a carga (carro e bloco de madeira), anotando esses valores na tabela abaixo:

Carro Bloco de Madeira

Peso (N)

Tabela 1 – Peso dos corpos de prova

2. Para fazer as medidas com o dinamômetro, vide Anexo 1 sobre os cuidados a serem tomados com o dinamômetro e o Anexo 2 sobre a escala de medição.

3. Monte o plano inclinado, conforme o modelo disponível, vide Anexo 3.

4. Fixe o dinamômetro no parafuso existente no topo do plano inclinado e alinhe-o, vide Anexo 4.

5. Acople a carga no dinamômetro, vide Anexo 5, mantendo-o alinhado como descrito no Anexo 4.

6. Utilize inicialmente o carro como carga.

7. Novamente, para fazer as medidas com o dinamômetro, vide Anexo 1 sobre os cuidados a serem tomados com o dinamômetro e o Anexo 2 sobre a escala de medição.

8. Deixe o plano inclinado rente à bancada, posição esta que será tomada como 0o, anote o valor marcado no dinamômetro na tabela 2 a seguir.

9. Mude a inclinação do plano para o próximo ângulo descrito na tabela 2, conforme o modelo (as diferenças na manipulação do plano estão descritas pelas figuras 3 e 4 do Anexo 3) e meça o valor marcado no dinamômetro.

10. Proceda sucessivamente até o máximo ângulo de inclinação que o plano inclinado consegue atingir.

Ângulo de Inclinação (graus) Medida da Força no Dinamômetro (N)

0o

5o

10o

15o

20o

25o

30o

35o

40o

45o

Tabela 2 – Ângulo de Inclinação x Medida no Dinamômetro

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Instruções para a análise dos dados do experimento:

1. Inicialmente, responda às seguintes perguntas:

a. Qual o valor do peso e da massa do objeto usado no experimento para a tomada das suas medidas no laboratório, no Sistema Internacional? Considere a aceleração da gravidade como 10 m/s2.

Objeto Massa (kg) Peso (N)

b. O peso calculado no item a corresponde a qual dos vetores, P1, P2 ou P3, apresentados na figura a seguir?

c. O valor medido no dinamômetro corresponde a qual das forças indicadas na figura abaixo?

d. Reconheça o triângulo retângulo na figura anterior, verifique a relação do ângulo de inclinação do plano e os do triângulo retângulo, reconhecendo as relações trigonométricas seno, cosseno e tangente.

P1

P2

P3

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e. De acordo com as respostas anteriores e utilizando as relações trigonométricas num triângulo retângulo, complete a tabela a seguir:

Ângulo de Inclinação

(graus) P1 (N) P2 (N) P3 (N)

0o

5o

10o

15o

20o

25o

30o

35o

40o

45o

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Referência Bibliográfica

1. Apostila de Desenho Técnico para o curso técnico Pronatec Prof. José dos Santos Garcia Neto 2.o semestre de 2013

2. Fundamentos de Física – vol. 1 Halliday e Resnick Editora LTC – 8.a edição – 2012

3. Manual Experimental do Plano Inclinado Kersting – Ref. EQ001 Cidepe – Centro Industrial de Equipamentos de Ensino e Pesquisa Canoas – RS

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Anexo 1 – Cuidados com o Dinamômetro

Cuidados com o dinamômetro:

Nunca o utilize além da capacidade máxima, senão, a mola interna perderá a capacidade de retorno à posição inicial.

Nunca solte o corpo que está sendo medido no dinamômetro bruscamente.

Faça a ajustagem inicial, alinhando o zero da escala com a parte frontal da capa.

Ajustagem inicial

Solte o parafuso liberador da capa e movimente-o para cima ou para baixo para nivelar o primeiro traço da escala com a extremidade da capa que é a referencia para medição.

Sempre ajuste o zero do dinamômetro na posição em que ele será utilizado.

Quando usar o dinamômetro na posição horizontal ou inclinada, dê uma pequena batida na capa para liberar o interior antes de fazer a leitura.

Parafuso liberador da capa protetora da mola interna

Referência para leitura da escala (extremidade da capa)

Escala graduada em dois centésimos de newton

Indicação da capacidade máxima da carga [N]

Corpo de prova

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Anexo 2 – Medição de força com o Dinamômetro

Após a colocação da carga no dinamômetro, o

êmbolo interno do dinamômetro se moverá e

a leitura da medida da força deverá ser feita.

A medida no dinamômetro é dada pela leitura direta da escala. A extremidade do corpo móvel é a referencia para a leitura. A divisão de cada cor vale 0,2 N e cada traço vale 2 centésimos de newton (0,02 N).

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Anexo 3 – Diferenças entre os planos inclinados

Usaremos dois conjuntos de plano inclinado:

Kersting (figura 1)

Padrão (figura 2)

Figura 1 – Plano inclinado Kersting

Figura 2 – Plano inclinado Padrão

As diferenças básicas entre os dois conjuntos são:

1. A escala angular: no conjunto Kersting, a escala é acoplada ao plano inclinado (figura 3), no conjunto padrão, a escala é separada e tem que ser posicionada ao lado do plano quando for realizar a medida do ângulo de inclinação (figura 4).

Figura 3 – Plano Inclinado Kersting

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2. O posicionamento do plano numa determinada angulação: no conjunto Kersting

existe um parafuso para elevar o plano numa determinada inclinação (figura 5) e no padrão temos que usar o bloco de madeira como calço (figura 6).

Figura 4 – Plano Inclinado padrão

Figura 5 – Parafuso para elevação do plano no

conjunto Kersting

Figura 6 – Calço para elevação do plano no conjunto padrão

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Anexo 4 – Alinhamento do dinamômetro com o plano inclinado

... solte a de cima apenas. Insira no olhal da extremidade do dinamômetro no parafuso e

rosquei a porca novamente.

O olhal do dinamômetro

deverá ficar entre as porcas

... nem o dinamômetro

poderá ficar com a extremidade onde

está a escala desalinhado com o

corpo de carga.

O olhal do

dinamômetro não pode ficar diretamente no plano sem a porca

de plástico por baixo...

O dinamômetro deverá ficar alinhado com o gancho que

prende a carga a ele, ou seja, o dinamômetro e o gancho de suporte da carga devem ficar

alinhados.

Na extremidade do plano tem um parafuso com duas porcas de plástico,

...

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Anexo 5 – Acoplamento carga-dinamômetro

O corpo da escala do dinamômetro deverá estar livre

quando a carga puxá-lo ao escorregar pelo plano inclinado

Não esqueça de verificar o alinhamento do dinamômetro

com a carga. Vide anexo 4.

Conecte a carga na extremidade do dinamômetro

onde está a escala.