Relatório de Aula

Relatório de Aula
Trabalho apresentado pelos alunos:
Bruno Zangirolami, nº prontuário 1565613
Fabiana Takehara Ishikawa, nºprontuário 1565567
Felipe Moraes de Souza, nºprontuário 1561901
Giovanna Matsura de Araujo, nºprontuário1565648
João Pedro Gregório, nºprontuário 1560565
para o professor Osvaldo Canato, da disciplina de
Física experimental (HFE11).
São Paulo,
2015
INTRODUÇÃO TEÓRICA:
Todo corpo age como se todo o seu peso estivesse em um único local,
chamado de centro de gravidade ou baricentro. Quando um corpo é pendurado
ou apoiado pelo seu baricentro ele fica em equilíbrio.
Para que o corpo fique em equilíbrio o somatório dos momentos em relação
ao centro de massa tem que ser nulo. Ou seja:
ΣM= dcm x P = 0
Assim, todas as massas que estiverem fora da base de apoio, aplicarão
um momento na respectiva base de apoio, tombando o corpo.
OBJETIVOS:
A atividade consistia em analisar a estabilidade de um objeto, para isso
foi preciso calcular o ângulo máximo de inclinação que o objeto pode possuir e
continuar estável.
MATERIAIS:
Os materiais utilizados durante a realização do experimento foram:
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12 parafusos;
3 pedaços de madeira de 30x30x5cm;
4 pedaços de madeira de 50x2x2cm;
Transferidor
Prumo
Chave Philips
PROCEDIMENTO (MÉTODO):
A primeira parte do experimento consistiu em buscar e estudar
teoricamente alguns modelos de corpos e as características que interferem na
estabilidade desses corpos. (Torre de Pisa, Prédios na orla de Santos, Aluno
equilibrando na cadeira, carros de fórmula-1, caminhões, halterofilista, contrapeso em prédios.)
Torre de Pisa:
A chamada Torre pendente de Pisa fica localizada na
cidade de Piza na Itália e hoje é o monumento mais
famoso por causa da característica inclinação. A altura
da torre é de 56m e foi construída entre os séculos XII e
XIV. O peso é de 14.453 toneladas. O declive é devido
ao solo da região e ocorreu nos primeiros estágios de
construção. A inclinação do edifício atualmente mede
3,97 ° em relação ao eixo vertical. A torre de Pisa
permanece em equilíbrio, porque a vertical passa por
seu centro de gravidade e cai dentro da base de apoio.
Desde que foi construída, a inclinação hoje é
substancialmente aumentada, mas ao longo dos
séculos, também houve longos períodos de
estabilização ou mesmo redução.
Prédios na orla de Santos:
Os prédios localizados na orla
de Santos possuem uma
inclinação que é possível
perceber a olho nu. Isso foi
causado por problemas na
fundação que não é adequada
com o tipo de solo presente na
região.
Aluno equilibrando na cadeira:
Um acontecimento corriqueiro que tem
relação com esse conhecimento é quando
um aluno está se balançando na cadeira e
ao se inclinar demais a cadeira e o aluno
caem ou chegam à iminência de cair, tendo o
aluno que se segurar.
Carro de Fórmula-1:
Um carro pesa 605 kg, com o piloto a bordo. O lastro
constitui 10% desta carga e tem como objetivo baixar o
centro de gravidade e distribuir melhor a massa resultando em maior equilíbrio do veículo em alta
velocidade.
Halterofilista:
Em grandes competições pode-se perceber que os
atletas normalmente não são muito altos, isso por
que em uma pessoa com menos altura, o centro de
gravidade está mais próximo do chão, e isso fornece
mais estabilidade. Nesse esporte em que pesos
grandes são levantados, isso pode representar uma
vantagem.
Caminhões:
Nas estradas pode-se perceber outra aplicação do
experimento, observa-se que caminhões que estão
carregados, possuem mais estabilidade. Isso se deve
ao fato que quanto maior a massa do objeto, mais difícil
se torna deslocar o centro de massa, assim o caminhão
carregado é mais estável que um caminhão
descarregado.
Contra-peso:
Recentemente alguns prédios muito altos, como
o Taipei 101, instalaram em seus topos um
contrapeso, que se move no sentindo contrário
ao do edifício, para compensar as oscilações
causadas pelo vento ou por tremores, esse
contrapeso garante que a vertical passe pelo
centro de gravidade e caia dentro da base de
apoio.
Depois de analisar os exemplos,
foi discutido entre o grupo as
características que quando alteradas
afetam a estabilidade do corpo, e
também foi possível observar que a
inclinação máxima que um corpo pode
atingir, e ainda continuar em equilíbrio,
se dá quando a linha vertical que passa
pelo centro de massa está no limite da
base, mas ainda se encontra dentro da
base.
Depois de finalizar o modelo
teórico, seguiu-se para o procedimento
prático da atividade, que consistiu em
primeiramente seguir o exemplo de
montagem para construir uma
representação de um edifício, entretanto nesse modelo pode-se alterar a
inclinação dele em relação ao solo. E também esse modelo possui três níveis
de altura, que podem ser alterados para mudar a localização do centro de
massa.
Feito isso, posicionou-se o equipamento com a madeira móvel no nível
mais alto, deslocando desse modo o centro de massa para cima. Então,
movendo lentamente a inclinação do equipamento, encontrou-se a posição em
que o equipamento encontrava-se na iminência de cair, e com o auxílio de um
transferidor, mediu-se o ângulo entre o
equipamento e a mesa.
Depois disso, repetiram-se os
mesmos procedimentos, alterando a
madeira móvel para o nível intermediário.
E por fim, os mesmos passos foram
realizados com a madeira no nível mais
baixo.
Depois de realizadas as medidas e
analisadas cada uma das três posições do
equipamento, e levando em consideração
os exemplos estudados teoricamente, foi
discutido entre os membros do grupo as
conclusões que foi possível chegar.
RESULTADOS:
Ao efetuarmos os procedimentos obtivemos um ângulo externo de 71º
no nível mais alto, com o centro de gravidade mais distante da base, 63º no
nível intermediário e de 56º no nível mais baixo, com o centro de gravidade
mais próximo da base.
Portanto, os ângulos máximos de inclinação que o corpo pode atingir, e
ainda continuar em equilíbrio, são 109º no nível mais alto, 117º no nível
intermediário e 124º no nível mais baixo.
Se compararmos os resultados obtidos com os três níveis e tomando
como base o nível intermediário, percebemos que há essa diferença de
inclinação máxima, pelo fato de que quando o centro de gravidade está mais
próximo da base é mais “difícil” para que a vertical que passa por ela
ultrapasse a base, sendo assim, é possível um deslocamento maior do nível
sem que a estrutura caia, portanto, a inclinação máxima é maior.
Por sua vez, quando o centro de gravidade está mais distante da base é
mais “fácil” para a vertical que passa por ela ultrapassar a base, sendo assim,
não é possível um deslocamento muito grande do nível sem que a estrutura
caia, portanto, a inclinação máxima é menor.
CONCLUSÃO:
Com a realização do experimento e ao se analisar os exemplos
apresentados, percebe-se que a localização do centro de massa do corpo
interfere na estabilidade do objeto estudado. Quanto mais próximo ao chão
estiver o centro de massa, o objeto se torna mais estável. Além disso, ao
estudar casos de corpos que se encontram inclinados pode-se perceber que o
corpo só não cai se o eixo vertical do centro de massa se encontrar, apesar da
inclinação, dentro da base de apoio da construção.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
http://italiasecreta.blogspot.com.br/2013/07/a-torre-de-pisa.html ;
http://www.motoronline.com.br/automob/f1/setup.htm ;
http://www1.folha.uol.com.br/fsp/inde07062012.shl ;
http://www.infoescola.com/fisica/centro-de-gravidade/ ;
https://portogente.com.br/portopedia/baricentro-ou-centro-de-gravidade-84025 .