Balança de braços iguais

FUNDAÇÃO ESCOLA TÉCNICA LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA
CURSO TÉCNICO EM MECÂNICA
1ª SÉRIE DO ENSINO MÉDIO – Turma 3124
Trabalho Trimestral de Física
Balança de braços iguais
Aline Willers Monteiro (1)
Daiane Rosa dos Santos (6)
Kissia Krause (21)
Letícia Xavier Corrêa (23)
Prof. Luiz André Mützenberg (orientador)
Novo Hamburgo, 12 maio de 2006.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
SUMÁRIO
SUMÁRIO...................................................................................................................2
2 - INTRODUÇÃO......................................................................................................3
3 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .........................................................................4
4 - DESENVOLVIMENTO ........................................................................................6
4.1 - Experimento ........................................................................................................6
4.2 - Análise dos dados ................................................................................................7
5 - CONCLUSÃO........................................................................................................8
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................9
10
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
1 - INTRODUÇÃO
Nosso projeto tem como assunto a balança de braços iguais. Quando se fala
em balança, dois termos vêm à mente: massa e peso. Eles são geralmente usados como
sinônimos, porém o existe uma grande diferença entre ambos. A massa de um objeto
pode ser determinada pela medida de sua inércia. Inércia é a resistência de um objeto a
um esforço realizado para modificar seu estado de movimento. A massa é uma
propriedade intrínseca do corpo, não varia conforme o local onde ele se encontre. Ela é
escalar e sua unidade no sistema internacional de unidades (SI) é o quilograma (kg). Já
o peso é uma força que depende da massa do objeto, além de depender da massa do
planeta e da distância entre o objeto e o centro do astro (centro de massa). A balança,
estritamente, determina massa e não peso.
A balança de braços iguais é composta basicamente por um travessão
horizontal, apoiado por um travessão vertical. Nela há dois pratos suspensos nas
extremidades do travessão horizontal. O objeto de massa desconhecida é colocado em
uns dos pratos e o objeto de massa conhecida (massa padrão) é colocado no outro prato
até atingir o equilíbrio estático.
Nosso objetivo é construir uma balança de braços iguais com um erro máximo
de 5 gramas.
4
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
2 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A balança é empregada em uma operação denominada pesagem; esta é
realizada mediante a comparação entre dois objetos, um de massa conhecida e outro de
massa desconhecida. A balança, nada mais é do que uma alavanca. Alavanca é qualquer
barra rígida capaz de se mover em torno de um ponto, denominado ponto de apoio.
Quanto à condição de equilíbrio nas alavancas, diz-se que um corpo está em equilíbrio
mecânico quando duas condições são obedecidas: a resultante das forças que agem
sobre o corpo deve ser nula e o momento resultante das forças que agem sobre o corpo
também deve ser nulo.
Quando o equilíbrio é restaurado, o princípio da alavanca requer que a seguinte
relação seja obedecida:
F1d1= F2 d2
F1 e F2 são as forças que atuam sobre as arestas do prisma esquerdo e direito,
respectivamente, e d1 e d2 são as respectivas distâncias destes prismas ao ponto de apoio
central (o comprimento dos braços da balança). Em geral, a balança tem braços iguais,
onde d1 = d2 e, portanto, F1 = F2. A origem das forças F1 e F2 reside na atração da
gravidade sobre os corpos que estão nos pratos da balança, e que podem ser expressas
por:
F1=M1g e F2=M2g
5
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Onde M1 e M2 são as massas que estão nos pratos da balança, e g é a
aceleração da gravidade.
6
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
3 - DESENVOLVIMENTO
Para darmos início ao nosso projeto, escolhemos para fazer a balança de braços
iguais, pois aparentou ser mais simples de construir, e também por ser feita por
materiais mais acessíveis. Primeiramente, pesquisamos o seu funcionamento e as forças
que atuam para ela se manter em equilíbrio.
3.1 - Experimento
Marcamos um dia para fazer a balança, com a ajuda de uma pessoa que
entendia do assunto. Foi a primeira que vez que fizemos uma balança. Fizemos um
levantamento dos materiais que tínhamos, e percebemos que poderíamos reutilizar
muitos materiais, como: pedaços de madeira, pratos plásticos. Utilizamos também
ferramentas apropriadas para a construção da balança, entre elas: furadeira, brocas,
serra, esquadro metálico e pregos.
Na montagem, vimos que havia um erro: um braço estava mais pesado que o
outro, o que tornava a balança imprecisa. Para resolver o problema, serramos um
pequeno pedaço, de modo que os dois ficassem com o mesmo peso. Depois de montada,
percebemos que havia muito atrito entre o parafuso que prende os braços e a base.
Então, aumentamos a espessura do furo, o que diminuiu o atrito e tornou a balança mais
precisa.
Para fazer o conjunto de pesos necessários para a apresentação, usamos a
balança do laboratório da escola, e os pesos padrão para nos auxiliar na criação dos
nossos pesos. Criamos apenas alguns, pois o restante já tínhamos adquirido.
7
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Testamos nossa balança, e concluímos que ela funcionava.
3.2 - Análise dos dados
Não foi possível construir uma balança com a precisão exata, porque não
tínhamos a habilidade necessária para construí-la com perfeição. Erramos ao escolher
nosso modelo de balança, pois, com o eixo a baixo do nível dos braços ela torna-se
muito imprecisa. Ainda, havia muito atrito entre o prego e a base, o que não deixava a
balança muito sensível. Devíamos ter feito algo mais simples, mas que tivesse o eixo
acima do nível dos braços, o que melhoraria muito a qualidade e precisão de nossa
balança.
8
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
4 - CONCLUSÃO
Com o nosso projeto, concluímos que a função básica da balança de braços
iguais é descobrir a massa do peso desconhecido.
O objetivo do projeto foi alcançado, pois conseguimos construir a balança e o
conjunto de pesos necessários. Porém, o funcionamento da balança não agiu como o
esperado, pois escolhemos um modelo de balança um pouco complicado, que
necessitava muita precisão.
Foi interessante fazer esse projeto, porque aprendemos mais sobre a balança
em si, sobre as forças que atuam nela e o sobre o equilíbrio dos corpos.
Na opinião geral do grupo, o trabalho foi de grande valia, pois foi o nosso
primeiro projeto, e com certeza ele servirá de base para bons futuros trabalhos.
9
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Páginas da Internet:
-
AFONSO, Júlio Carlos. SILVA, Raquel Medeiros da. A evolução da balança
analítica.
Disponível
em:
http://www.scielo.br/pdf/qn/v27n6/22296.pdf
Acessado em: 12/03/2006.
-
FERRAZ, Luís. Balança. Disponível em:
http://www.feiradeciencias.com.br/sala02/02_007.asp Acessado em: 28/03/05.
Consulta em Enciclopédia:
-
Ciência Abril. Balanças. Editora: Abril. 1973.
Livros com um autor:
-
ANJOS, Ivan Gonçalves dos. Física. Editora: Ibep - Nacional.
10
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com