Contente
- Como fazer um modelo de equilíbrio de vigas para projetos escolares
- Como funciona um equilíbrio de vigas?
- Voltar para a balança ou balança de bricolage
Uma balança faz exatamente o que o nome sugere: equilibra dois itens. Usando um, você pode determinar a massa de um objeto.
Vamos mostrar como fazer uma balança ou balança faça você mesmo (DIY) e ver como o princípio da física por trás disso funciona.
Como fazer um modelo de equilíbrio de vigas para projetos escolares
Você precisará do seguinte para fazer a escala do seu balanço de massa caseiro:
Para entender a finalidade dos pequenos objetos de peso conhecido, precisamos saber como uma balança ou balança funciona.
Como funciona um equilíbrio de vigas?
O princípio físico por trás de um equilíbrio de feixe é o torque. Uma força aplicada à viga a alguma distância do ponto de apoio (chamado braço da alavanca) ou do ponto em que está equilibrada produz um torque. O torque gera movimento rotacional se os torques estiverem desequilibrados.
Uma balança de feixe usa esse princípio para medir massa ou peso.
A fórmula para o torque, τ, é τ = F × r, Onde F é a força aplicada pelo objeto e r é o braço da alavanca. Observe que a operação é um produto cruzado, que é uma operação vetorial e não multiplicação. O produto cruzado será diferente de zero se algum componente da força for perpendicular ao braço da alavanca.
É claro que, para um equilíbrio da viga, o braço da alavanca pode ser representado como um vetor que começa no ponto de apoio e aponta para o final da viga. O vetor de força começa no ponto em que a massa está localizada e é paralelo à direção da gravidade.
Para verificar se essa equação faz sentido, pense em abrir uma porta. Para abrir a porta, você deve puxar perpendicularmente à porta. Se você estivesse de frente para a beirada da porta e empurrasse ou puxasse, não abriria a porta. A equação do torque descreve precisamente esse fenômeno físico.
Para problemas bidimensionais, a fórmula se torna τ = F r sin (*θ*), nesse caso o produto cruzado foi realizado e o seno do ângulo entre as direções da força e o braço da alavanca é θ. À medida que o ângulo entre a força e o braço da alavanca se aproxima de 0, o torque também vai para 0, o que faz sentido.
Voltar para a balança ou balança de bricolage
Para usar uma balança para determinar a massa de um objeto, o objeto de massa desconhecida deve ser colocado em uma extremidade da balança. Isso induzirá um torque e a balança girará em torno do ponto de apoio e permanecerá no chão até que o torque seja equilibrado. Então, como podemos equilibrar o torque?
É aqui que os objetos de massa conhecida são necessários.
Podemos adicionar lentamente os objetos de massa conhecida à extremidade oposta e começar a determinar a força apropriada. Quando a viga está equilibrada e as duas extremidades estão em alturas iguais do chão, as forças nas duas extremidades da viga são equilibradas.
Quando isso acontece, você pode adicionar a massa total necessária para equilibrar o feixe, que determina a massa do objeto desconhecido.
Lembre-se de que os braços da alavanca de ambos os lados da viga devem ser exatamente iguais. Caso contrário, as forças necessárias para equilibrar o torque não serão exatamente iguais e haveria um cálculo adicional necessário para determinar a massa desconhecida.