MAPA – Física Geral e Experimental I – 51/2025

MAPA – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL I – 51/2025

CONTEXTUALIZAÇÃO:

A estática estuda as condições para que um corpo, no estado sólido, sob ação de um sistema de forças, permaneça em equilíbrio. Equilíbrio significa repouso ou movimento retilíneo uniforme. O repouso é denominado equilíbrio estático, e o movimento retilíneo uniforme, equilíbrio dinâmico.

Fonte: ANDRADE, L. R. A. de. Física geral e experimental I. Maringá: UniCesumar, 2019. p. 272.

Em diversas áreas da engenharia, a precisão na calibração de equipamentos de automação e o entendimento do comportamento de corpos sob forças são essenciais para garantir a qualidade e a eficiência das operações. Um exemplo comum ocorre em sistemas de pesagem automatizada, onde é preciso medir de forma exata as massas de diferentes componentes ou substâncias para garantir que os processos ocorram de forma otimizada. Outro exemplo ocorre em sistemas de amortecimento de máquinas ou na calibração de sensores de força, nos quais as molas desempenham um papel essencial em garantir a precisão e o bom funcionamento desses dispositivos.

Imagine que você está trabalhando em uma linha de produção de alimentos, onde é preciso medir com precisão a quantidade de ingredientes em pacotes antes de serem enviados para a distribuição. Para isso, você utiliza um dispositivo de pesagem automatizado que se baseia no princípio de equilíbrio de pratos para determinar as massas dos diferentes ingredientes. No entanto, o sistema de pesagem precisa ser calibrado corretamente para garantir que as medições sejam precisas. Você tem disponível nos laboratórios virtuais o experimento de Estática – Balança de Pratos. Após realizar a leitura da apresentação do experimento, do sumário teórico, do roteiro e de realizar o pré-teste, faça o experimento virtual e, em seguida, responda: Qual a massa obtida para os corpos 1, 2, 3 e 4? Apresente todos os cálculos necessários para encontrar as respostas.

Imagine que você está trabalhando em um laboratório de controle de qualidade em uma fábrica de sensores de pressão. Neste laboratório, molas de diferentes características são utilizadas para calibrar os sensores de pressão que serão aplicados em sistemas automatizados, como os de pesagem que discutimos anteriormente. Sua tarefa agora é testar e determinar a constante elástica k de três molas diferentes. Essa constante k é fundamental para o dimensionamento e controle de forças que as molas podem exercer, além de ser um parâmetro importante no design de sistemas automatizados, como braços robóticos que utilizam molas para controle de movimento ou em sistemas de suspensão. Você tem disponível nos laboratórios virtuais o experimento de Lei de Hooke. Após realizar a leitura da apresentação do experimento, do sumário teórico, do roteiro e de realizar o pré-teste, faça o experimento virtual e, em seguida, responda:

Dados: utilize g = 9,81 m/s² e lembre-se de que, no seu experimento, o laboratório virtual pede para adicionar uma massa de 23g antes de começar a medir a variação com os pesos adicionais, deixando a mola em um estado de equilíbrio inicial, que é o valor de X₀.

a) Preencha as tabelas a seguir com os dados obtidos no experimento virtual.

b) Qual o valor de k médio obtido para as molas 1, 2 e 3? Indique os valores com as unidades corretas.

c) Faça um gráfico de Força (N) versus Δx (m) com os dados obtidos das três molas. Comparando a inclinação das retas obtidas, o que pode ser concluído?