Componente tangencial do peso

Ao colocarmos um bloco de massa qualquer em um plano inclinado, o bloco fica sujeito a duas forças: seu peso , em virtude da atração da Terra, vertical para baixo; e a força normal , exercida pelo plano inclinado, no caso. Iremos notar que a força peso será decomposta em duas componentes, uma na direção y e outra na direção x, que chamamos de P_y e P_x. Na maioria dos nossos estudos fazemos uso da componente Px.

O experimento aqui retratado é de baixo custo e tem por finalidade determinar o valor da componente P_x, de forma com que o próprio estudante seja o agente do conhecimento dessa componente, pois, em muitos casos, os alunos apresentam dificuldades em “enxergá-la”.

Material a ser utilizado

- um carrinho em miniatura de peso conhecido, que se movimente livremente
- uma tábua pequena e plana
- um transferidor
- uma mola de constante elástica k conhecida
- um prego fino pequeno

Com esse material você pode determinar o módulo (P_x) da componente tangencial do peso do carrinho e verificar a validade da expressão P_x  = P.sen θ. Para isso, prenda o carrinho à mola e esta ao prego fixado à extremidade superior da tábua. Em seguida, incline-a.

Observe que, à medida que o ângulo de inclinação aumenta, o alongamento x da mola aumenta, mostrando que o módulo da força exercida sobre a mola, componente tangencial do peso (), aumenta. Vejamos a ilustração abaixo:

Escolha alguns ângulos de inclinação para a tábua, como, por exemplo, 30°, 37°, 45°, 53, 60°, etc. Para cada um dos ângulos de inclinação, sugerimos o seguinte procedimento:

- calcule o módulo de Px pela equação P_x  = P.sen θ
- aplicando a lei de Hooke, F = kx, calcule o módulo da força exercida pela mola.

Verifique se o módulo de é igual ao módulo calculado de.

Por Domiciano Marques
Graduado em Física
Equipe Brasil Escola