Relatório 2 (L.F. I)

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO 
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP 
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE EXPERIMENTOS 
 
DANIELLA NEIA DE FREITAS 
GABRIEL DA SILVA MACÊDO 
LUANA ELIZETE SOARES MEYER 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SINOP - MT 
DEZEMBRO - 2017 
 
 
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CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE EXPERIMENTOS 
 
DANIELLA NEIA DE FREITAS 
GABRIEL DA SILVA MACÊDO 
LUANA ELIZETE SOARES MEYER 
 
Relatório apresentado à disciplina de 
Laboratório de Física I, como 
método de avaliação de 
experimentos práticos realizados em 
laboratório. 
Professor: Daniel A. Batistella. 
 
 
 
 
 
 
SINOP - MT 
DEZEMBRO - 2017
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
O presente relatório visa descrever a prática de quatro experimentos realizados em 
laboratório, da disciplina de Laboratório de Física I, como auxílio experimental às aulas 
teóricas de Física Geral I. Os conteúdos abordados e postos em prática nos experimentos 
descritos neste trabalho são referentes à força elástica (Lei de Hooke), associação de 
molas em série e em paralelo, vetores e a relação entre a resultante e o cosseno do ângulo, 
tração em cordas, e momentos de uma força (equilíbrio de um corpo rígido e momento 
resultante), todos trabalhados de forma teórica previamente em sala. 
 
2. OBJETIVOS 
 
Este trabalho dirige-se à finalidade de apresentar, de forma descritiva, a metodologia 
empregada na realização de quatro experimentos práticos, previamente enumerados e 
efetuados em laboratório, assim como os resultados observados em ambos, após repetição 
dos mesmos, cujo objetivo é visualizar e fixar com melhor desempenho os conteúdos 
trabalhados nas aulas de Física Geral I. 
 
3. METODOLOGIA 
 
3.1 Experimento 4: Lei de Hooke 
 
 
 Figura 1: Suporte com mola. Figura 2: Pesos de entalhe. 
 
 
 
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Inicialmente, o professor nos explicou como ocorreria o procedimento para a 
realização do experimento, dado, basicamente, pelas seguintes etapas: 
i) Colocar a mola no suporte e medir seu comprimento inicial (𝑥0), dado em 
milímetros; 
ii) Prender uma massa de 50g na extremidade da mola; 
iii) Medir o comprimento final da mola (𝑥); 
iv) Repetir as últimas duas etapas citadas, com massas diferentes; 
v) Calcular a deformação sofrida pela mola, segundo a fórmula: ∆𝑥 = 𝑥 − 𝑥0 
(em que 𝑥 representa o comprimento final da mola, e 𝑥0, seu comprimento 
inicial); 
vi) Calcular o valor da constante da força (𝑘) para cada situação; 
vii) Calcular o valor médio da constante da força; 
viii) Calcular a energia potencial elástica para cada massa; 
ix) Fazer um gráfico de F em função de ∆𝑥; 
x) Anotar todos os valores observados na Tabela 1. 
Depois de descrito o procedimento, demos início ao experimento: foi montado um 
suporte para colocação da mola e, em seguida, medimos o comprimento da mesma; 
colocamos um peso de entalhe, de massa 50g, na extremidade mais baixa da mola, e 
medimos o comprimento da mesma novamente; repetimos este processo outras duas 
vezes, adicionando pesos de mesma massa, um por vez; após, calculamos a 
deformação sofrida pela mola, utilizando a fórmula previamente citada, bem como os 
valores da constante da força, em cada repetição, e a média aritmética dos mesmos; 
posteriormente, calculamos a energia potencial elástica (em joules), dada pela 
equação U = 
𝑘 . 𝑥2
2
 e plotamos o gráfico de F em função de ∆𝑥. Ressaltando que, após 
cada medição e cálculo, anotávamos o(s) valor(es) obtido(s) na Tabela 1, exposta na 
seção de resultados. E, por fim, respondemos às quatro questões propostas na apostila 
didática, que envolviam o cálculo dos coeficientes angular e linear da reta obtida no 
gráfico, bem como dissertar a respeito da relação existente entre F e ∆𝑥, ambas 
respostas presentes, também, na seção de resultados deste relatório. 
 
3.2. Experimento 5: Associação de molas 
 
Primeiramente, nos foi descrito como aconteceria o experimento em questão, 
dividido em duas partes (em série e em paralelo), pelas etapas abaixo (que foram as 
mesmas em ambas as partes do experimento): 
i) Medir o comprimento inicial (𝑥0), em milímetros; 
ii) Prender uma massa de 50g na extremidade da mola; 
iii) Medir o comprimento final da mesma (𝑥); 
iv) Repetir os últimos dois passos citados, com uma massa distinta; 
 
 
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v) Calcular a deformação sofrida pela mola (∆𝑥 = 𝑥 − 𝑥0); 
vi) Calcular os valores da constante de força (𝑘) para as duas situações; 
vii) Calcular o valor médio das constantes obtidas; 
viii) Anotar todos os resultados obtidos nas Tabelas 2 (associação em série) e 3 (em 
paralelo), presente na seção de resultados. 
Após a descrição, iniciamos os procedimentos: analogamente ao experimento 4, 
com a mola já no suporte, medimos seu comprimento inicial; após, prendemos a 
massa de 50g na extremidade da mola e medimos novamente seu comprimento; 
repetimos este procedimento, adicionando outro peso, de mesma massa; após, 
calculamos a deformação sofrida pela mola, utilizando a mesma fórmula citada na 
seção anterior, bem como os valores da constante da força, nas duas repetições, e a 
média aritmética dos mesmos. Após cada medição e cálculo, anotávamos o(s) 
valor(es) obtidos nas Tabelas 2 e 3, expostas na seção de resultados. 
 
3.3. Experimento 6: Vetores 
 
3.3.1. Relação entre resultante e cosseno do ângulo 
Para tal experimento se fizeram necessários dois suportes paralelos, com uma 
polia localizada em cada um. Foram cortados dois pedaços de barbante, e 
posicionadas três massas, um em cada ponta do fio e outro unindo os dois no centro. 
Mantiveram-se duas massas constantes e uma alternada. Após esse passo, foi 
aumentada uma das massas, de modo a mudar a estrutura formada pelo barbante. 
Foram calculados os ângulos da figura formada para, dessa forma, descobrir as 
forças do sistema. Todos os valores foram anotados em tabelas que serão 
apresentadas nas discussões e resultados. 
 
3.3.2. Tração em cordas 
Foi montado uma estrutura com dois suportes e um dinamômetro acoplado em 
cada. Os dinamômetros eram unidos ao meio por pesos formando ângulos laterais 
alfa (α) e beta (β). Após colocar os pesos na extremidade dos dinamômetros, 
checou-se a medição dos dois. Após essa checagem, usou-se a lei dos cossenos para 
calcular os ângulos α e β, e comparar os mesmos com os valores obtidos utilizando-
se transferidores. Calculou-se, também, o peso da massa presa na ponta dos 
dinamômetros. 
 
 
 
 
 
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3.4. Experimento 7: Momento de uma força 
 
 3.4.1. Equilíbrio de um corpo rígido 
Foi montado um suporte com uma régua em sua ponta, em equilíbrio,pelo 
centro de gravidade. Foram colocados pesos nos dois lados do travessão. Foi-se 
movendo os pesos até que a régua voltasse ao equilíbrio. Mediu-se a distância dos 
pesos até o centro da base. (Informações a respeito dos resultados disponíveis na aba 
Resultados e discussões). 
 
3.4.2. Momento resultante 
Mediu-se o peso da base (P = 1,1N). O travessão foi suspenso em um ponto fora 
do seu centro de gravidade. Pendurou-se as massas conhecidas em suas pontas. A 
posição dos pesos foi mudada até que a régua atingisse o equilíbrio. Medimos os 
módulos dos pesos. Mediu-se a distância dos pesos até o centro da régua. 
Utilizando-se das condições de equilíbrio, calculou-se o peso da base. Verificou-se 
se o valor calculado era próximo do valor estimado. De modo análogo aos demais 
experimentos, resultados na seção Resultados e discussão. 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
4.1. Referente ao experimento 4 
 
Após a realização do experimento, pode-se concluir uma série de afirmações: 
i) A força elástica é proporcional à deformação; 
ii) Quanto maior a carga em uma mola de mesma constante elástica, maior será 
sua deformação; 
iii) Os resultados de todas as medições podem ser observados na tabela abaixo: 
 
Tabela 1: Força elástica. 
 
 m (kg) F (N) 𝑥0 (m) 𝑥 (m) ∆𝑥 (m) 
𝑘 
(N/m) 
Média 
(𝑘) 
U (J) 
1 0,05 0,4905 0,114 0,167 0,053 9,25 
9,24 
0,013 
2 0,10 0,981 0,114 0,219 0,105 9,34 0,051 
3 0,15 1,47 0,114 0,275 0,161 9,13 0,118 
 
 
 
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iv) O gráfico obtido, de F em função de ∆𝑥 é: 
 
Figura 3: Gráfico de F em função de ∆𝑥. Fonte: Criado pelo autor. 
 
v) O coeficiente angular da reta obtida é 9,43, e representa a constante elástica; 
vi) O coeficiente linear da reta é zero; 
vii) Os valores de ∆𝑥 aumentaram, à medida que F aumentou. 
 
4.2. Referente ao experimento 5 
 
As seguintes conclusões puderam ser obtidas após a realização do experimento: 
i) Todas as medidas relativas à parte de associação em série do experimento 
podem ser encontradas na Tabela 2: 
Tabela 2: Associação de molas em série. 
 m (kg) F (N) 𝑥0 (m) 𝑥 (m) ∆𝑥 (m) 
𝑘 
(N/m) 
Média 
(𝑘) 
1 0,05 0,490 0,246 0,344 0,098 5,0 
5,03 
2 0,10 0,981 0,246 0,440 0,194 5,06 
 
ii) Todos os resultados referentes à parte de associação em paralelo estão dispostos 
na Tabela 3: 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabela 3: Associação de molas em paralelo. 
 m (kg) F (N) 𝑥0 (m) 𝑥 (m) ∆𝑥 (m) 
𝑘 
(N/m) 
Média 
(𝑘) 
1 0,05 0,490 0,121 0,150 0,029 16,91 
17,54 
2 0,10 0,981 0,121 0,175 0,054 18,17 
 
 
4.3. Referente ao experimento 6 
 
Com relação ao experimento 6, obtivemos os seguintes resultados: 
Tabela 4: Relação entre resultante e cosseno do ângulo. 
 FE (N) F1 (N) F2 (N) α 
FR 
(calculado) 
1 0,4905 0,4905 0,4905 120º 0,4905 
2 1,4715 1,4715 0,981 83º 1,4715 
 
• Tração de α: 0,91N. 
• Tração de β: 0,8N. 
• α: 57. 
• β: 58,5. 
• Peso: 1,4715N. 
• Os valores calculados e esperados foram bastante próximos. 
 
4.4. Referente ao experimento 7 
 
i) Os resultados obtidos da parte de equilíbrio de um corpo rígido encontram-se 
na Tabela 5, exposta abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabela 5: Equilíbrio de um corpo rígido. 
N F1 (N) d1 (m) F2 (N) d2 (m) 
F1·d1 
(Nm) 
F2·d2 
(Nm) 
MR (Nm) 
1 0,5 0,20 2 0,05 0,1 0,1 
0 
2 1,5 0,20 2 0,15 0,3 0,3 
3 3 0,05 1 0,15 0,15 0,15 
4 2 0,15 2 0,15 0,3 0,3 
 
ii) Os resultados referentes ao momento resultante são: 
• Peso do travessão: PT = 1,12N. 
• Módulos dos pesos do sistema: P1 = 0,981N e P2 = 1,4715N. 
• Distâncias dos pesos até o ponto A do travessão: 
AB = 0,115mm; AC = 0,15mm; AD = 0,082mm. 
• Aplicando as condições de equilíbrio para calcular o peso do travessão: 
a) M1 = P1·AB 
M 1 = 0,113N. 
b) M 2 = 𝑃2·AC 
M 2 = 0,221N. 
c) (M1 + M2) = M3 
(0,113 + 0,221) = M3 
M3 = 0,334N. 
d) M3 = P3·AD 
0,334 = PT·0,082 
PT = 4,073N. 
• Os valores não foram como os esperados, pois a diferença foi muito maior 
do que a aceitável 
 
5. CONCLUSÃO 
 
Com base nos experimentos realizados, pode-se verificar, na prática, cálculos e 
teorias aprendidos e muito utilizados durante as aulas teóricas de Física Geral I, além de 
entender como são encontrados/verificar os dados reais que, anteriormente, eram 
cedidos pelos autores em exemplos e exercícios dos livros. 
 
6. BIBLIOGRAFIA 
 
MOREIRA, Kelli Cristina Aparecida Munhoz. Guia de Laboratório de Física I. 
Sinop, Mato Grosso. 2017. 
 
 
 
 
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7. ANEXOS 
 
Figura 1. (Disponível em: 
<https://www.3bscientific.es/thumblibrary/U40816/U40816_01_1200_1200_Juego-de-
resortes-para-demostracion-de-la-ley-de-Hooke.jpg>). 
Figura 2. (Disponível em: 
<https://www.3bscientific.es/thumblibrary/U30033/U30033_01_1200_1200_Juego-de-
pesas-de-ranura-5-x-50-g.jpg>). 
 
8. APÊNDICE 
 
Figura 3. 
Tabela 1. 
Tabela 2. 
Tabela 3. 
Tabela 4. 
Tabela 5.