quinta-feira, 22 de setembro de 2011
terça-feira, 20 de setembro de 2011
Exercícios Comentados de Estática
1. Calcule o centro de massa.
2. Qual o momento de força para uma força de 10N aplicada perpendicularmente a uma porta 1,2m das dobradiças?
3. (FGV – SP) Um carrinho de pedreiro de peso total P = 800 N é mantido em equilíbrio na posição mostrada abaixo. A força exercida pelo operador, em newtons, é de:
a) 800 b)533 c) 480 d) 320 e) 160
Dados: Peso = P = 800 N ; AP = 40 cm = 0,40 m
AB = AP + PB = 40 cm + 60 cm = 100 cm = 1 m
- PA . P + PB . F = 0
- 0,4 . 800 + 1 . F = 0
F = 320 N, logo a resposta certa é a alternativa d.
Experimento e Aplicações da Estática
Estática no cotidiano:
Segundo o professor Guilherme Mendes “os conceitos de estática são fundamentais e talvez os mais importantes em construções, já que em um prédio, por exemplo, nada pode se movimentar, ou isto comprometerá toda a construção”. (http://www.professorguilherme.net/aprenda_fisica_arquivos/fisica%20no%20cotidiano/mecanica%20no%20cotidiano.htm)
Experimentos
Submarino na garrafa
Objetivo
O objetivo deste experimento é a demonstração do princípio de funcionamento de um submarino, ilustrando o Princípio de Arquimedes.
Tabela do Material
Item | Observações |
uma garrafa de 2 litros de refrigerante do tipo PET transparente com tampa | No experimento, utilizamos uma garrafa de 2 litros de Coca-Cola vazia. |
um tubo de caneta do tipo Bic | A caneta representará o submarino. |
água | Um pouco mais de 2 litros. |
duas tampinhas de tubo de caneta | Utiliza-se as tampinhas para fechar as duas extremidades da caneta. |
Montagem
- Retire a tampa e o refil da caneta.
- Corte transversalmente a caneta na extremidade da ponta, de forma a deixá-la igual à outra extremidade.
- Coloque água no tubo de caneta, que deverá estar com uma das extremidades tampadas, deixando, aproximadamente, 5 ou 6 centímetros de ar. Para saber se esta quantidade de ar é o suficiente para que a caneta flutue, teste antes em um copo com água.
- Tampe a outra extremidade com a outra tampinha.
- Coloque o tubo de caneta dentro da garrafa, a qual deverá estar completamente cheia de água e sem bolhas de ar.
- Observe que inicialmente a parte superior da caneta deverá ficar na mesma linha que a superfície da água da garrafa, ou seja, flutuando.
- Tampe a garrafa.
Comentários
- A garrafa não precisa necessariamente estar sem nenhuma bolha de ar. É preciso calibrar bem a quantidade de água utilizada no interior da caneta, pois o sucesso do experimento depende disto.
Esquema Geral de Montagem
Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru FCB/EM/FCL
A roda, a colina, o segredo
Introdução
É possível abandonar uma roda em uma rampa e ela subir?
Materiais necessários
- 1 placa de madeira;
- Uma lata cilíndrica com diâmetro grande, sem tampa (como as de biscoitos);
- 1 pedaço de ímã (como os encontrados em auto-falantes);
- Alguns livros e/ou cadernos.
Passo 1
Fixe o ímã na parte lateral interna da lata.Pode ser usado outro objeto (uma pilha, por exemplo). Basta que ele tenha uma massa razoável para que o centro de massa do conjunto não esteja mais no centro. A escolha do ímã foi feita somente por ser mais prático para fixar, já que a lata é de material ferromagnético.
Passo 2
Empilhe os livros e coloque uma das extremidades da placa de madeira sobre os livros e a outra extremidade sobre a mesa, formando um plano inclinado (veja a foto abaixo). Procure não inclinar muito o plano, para que a lata possa subir ainda mais.Passo 3
Posicione a lata em pé, como uma roda, na parte superior do plano, deixando o ímã “para frente” (como mostra a foto abaixo).Dica: não deixe o ímã muito elevado, pois assim a energia potencial inicial do sistema será maior e a roda atingirá a base do plano com maior velocidade, ficando difícil controlar a lata.
Passo 4
Solte a roda segure-a novamente antes que o ímã dê uma volta completa.
Segure a roda no fim do plano inclinado.
Passo 5
Solte agora a roda na parte inferior do plano. Antes de soltar, posicione-a de tal forma que o ímã esteja bem elevado e voltado para a parte mais alta do plano, como mostram as fotos abaixo. Sua roda subiu o plano inclinado?Vocês podem ver o vídeo deste experimento no youtube ou no site Ciência na Mão, donde o presente experiemento foi retirado, e até mesmo encontrar outros experimentos bem legais neste site.
Bom estudo!!!
ARQUIMEDES E A LEI DA ALAVANCA: ERROS CONCEITUAIS EM LIVROS DIDÁTICOS
No artigo Arquimedes e a Lei da Alavanca: erros conceituais em livros didáticos, publicado em 2006 na revista Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Cardoso et al. relata os erros encontrados nos livros didáticos de física, dando ênfase á Lei da Alavanca. Segundo Cardoso et al. (2006) a análise do livro didático se faz necessária devido a erros conceituais, figuras ambíguas, experimentos inadequadamente sugeridos, tanto pelo fato de não funcionarem quanto pelo fato de trazerem perigos ao estudante, entre outros.
Não iremos discutir a assunto a fundo neste blog, nosso objetivo é apenas destacar a visão critica do autor deste artigo. Para os interessados ou até mesmos curiosos, vale a pena dar uma lidinha atenciosa no artigo, onde Cardoso et al. destaca os postulados de Arquimedes, bem como os possíveis erros dos autores de livros didáticos até a presente publicação deste estudo.
Vocês podem ler o artigo completo no: http://www.ufmt.br/instfis/livro/cardoso.pdf
Estática
Ponto Material: é todo corpo que pode ter suas dimensões desprezadas, desde que isso não interfira na análise do problema.
Corpo Extenso Rígido: é todo aquele que não sofre deformação quando sob ação de forças e cujas dimensões influem na analise do equilíbrio.
Centro de Massa (CM): é represento por um único ponto material de um corpo extenso. O corpo extenso possui infinitos pontos materiais de mesma massa.
Centro de Gravidade (CG) ou Baricentro – é o centro de aplicação da força peso.
OBS:
· Se o corpo for homogêneo, o centro de gravidade (CG) coincide com o centro de massa (CM) do corpo e, estão sobre o eixo (ou plano) de simetria.
· Para os demais casos, o cálculo do centro de massa é feito através da média aritmética ponderada das distâncias de cada ponto do sistema.
Corpos lineares (um eixo de simetria) – o centro de massa está sobre o eixo de simetria
Corpos planos (mais de um eixo de simetria) – o centro de massa está no encontro desses eixos de simetria.
Corpos sólidos (mais de um eixo de simetria) - o centro de massa está no encontro desses eixos de simetria.
OBS: O centro de massa de um corpo de um corpo rígido não se localiza obrigatoriamente dentro da parte sólida do mesmo. Observe a figura abaixo.
Condições de Equilíbrio: para que um corpo rígido esteja em equilíbrio, precisa satisfazer duas condições:
1. A resultante das forças aplicadas sobre seu centro de massa deve ser nulo (não se move ou se move com velocidade constante). Nesta condição o corpo não tem movimento de translação.
2. A resultante dos Momentos da Força aplicada ao corpo deve ser nulo (não gira ou gira com velocidade angular constante). Nesta condição o corpo não tem movimento de translação.
Movimento de uma força: o movimento escalar (M) da força F em relação a origem (O) é o produto da intensidade dessa força pelo seu braço em relação a O, precedido por um sinal arbitrário:
M= ± F.d
Onde:
M = momento ou torque de uma força (N.m)
F = Força (N)
d = distância da origem até o polo de ação da força (m)
M = momento ou torque de uma força (N.m)
F = Força (N)
d = distância da origem até o polo de ação da força (m)
O Momento da Força de um corpo é:
· Positivo quando girar no sentido anti-horário;
· Negativo quando girar no sentido horário;
Tipos de Equilíbrio:
1. Estável: quando deslocamos um corpo ligeiramente de sua posição de equilíbrio, ele volta por si só para sua posição de equilíbrio.
2. Instável: quando deslocamos um corpo ligeiramente de sua posição de equilíbrio, ele não retorna por si só para sua posição de equilíbrio.
3. Indiferente: quando deslocamos um corpo ligeiramente de sua posição de equilíbrio, ele continua em equilíbrio.
Máquina simples: são dispositivos utilizados para multiplicar forças. Há dois tipos de forças:
1. Força Resistente: força que deve ser vencida pela máquina.
2. Força Motriz: força que deve ser fornecida à máquina.
a) Talha exponencial: é a associação de roldanas móveis com uma fixa.
Fm = R / 2n
Onde:
Fm – força motriz
R – força resistente
n – número de polias móveis
b) Vantagem mecânica: é a relação da força resistente com a força motriz.
Vm = R / Fm
Onde:
Vm – mantagem mecânica
R – força resistente
Fm – força motriz
c) Alavanca: é uma barra rígida, que pode girar em torno de um ponto de apoio. Existem 3 tipos de alavancas:
1. Interfixa ou de 1º grau: o apoio fica entre a potência e a resistência.
2. Interresistente: com a resistência entre o ponto de aplicação da potência e o apoio.
3. Interpotente: com o ponto de aplicação da Potência entre o ponto de aplicação da resistência e o apoio.
Referências:
http://www.fisicaevestibular.com.br/estatica2.htm
http://www.fisica.net/mecanicaclassica/maquinas_simples_alavancas.php
http://www.lugli.com.br/2010/01/biomecanica/
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrostatica/estdecorpo2.php
http://www.fisicainterativa.com/exercicios-resolvidos/estatica-dos-corpos-rigidos-03
http://www.ipb.pt/~lmesquita/nova/04-05/maI/cap3_estatica%20de%20corpos%20rigidos.pdf
http://www.tecnicodepetroleo.ufpr.br/apostilas/engenheiro_do_petroleo/estatica_corpos_rigidos.pdf
http://www.dec.fct.unl.pt/seccoes/S_Estruturas/docentes/ildi/EST04/Aulas/Cap5.pdf
http://sites.poli.usp.br/d/pme2200/DCR_Pesce.pdf
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/downloadAulaVersao.html?aulaVersao=6122
Assinar:
Postagens (Atom)