Balança de braços iguais

FUNDAÇÃO ESCOLA TÉCNICA LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA
CURSO TÉCNICO EM MECÂNICA
1ª SÉRIE DO ENSINO MÉDIO – Turma 3111
Trabalho Trimestral de Física
Balança de braços iguais
Guilherme Moises. Dias Lima (15)
Marcus V. Arnold ( _)
Vinicius P. da Silveira (30)
Walker Eduardo Puhl (31)
Prof. Luiz André Mützenberg (orientador)
Novo Hamburgo, junho de 06
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SUMÁRIO
SUMÁRIO
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1 - INTRODUÇÃO
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2- FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
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- DESENVOLVIMENTO
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2.1
- Experimento
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2.2 Análise dos dados
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2 - CONCLUSÃO
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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1 - INTRODUÇÃO
Neste trabalho trimestral abordamos a balança de braços iguais, que igualando
os pesos ela consegue dar uma medida muito aproximada e nosso objetivo é colocá-la
em posição que ela tenha a medida de até 5g máxima de erro. Ela é totalmente mecânica
foram usadas técnicas antigas e eficazes.
Admite-se que a balança tenha origem no
Antigo Egito. Durante cerca de 40 séculos, a balança teve como característica a
existência de dois pratos.
Escolhemos esta balança pois ela é a mais fácil de se fazer entre as três que
tínhamos para escolher e porque ela foi eleita a mais interessante pelos componentes do
grupo.
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2- FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A balança é empregada em uma operação denominada pesagem; esta é
realizada mediante a comparação direta entre dois objetos, um de massa conhecida e
outro de massa desconhecida. A balança, com efeito, 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.
A balança mecânica tem um travessão rígido (que serve para equilibrar e
sustentar os pratos) e um ponto de apoio central (ele é um fundamento que não pode
faltar pois ele tem a variabilidade de movimento em relação as massas que assim é
possível determinar as medidas das mesmas) , onde se liga uma haste oscilante ( que
ajuda a movimentação da balança sem movimentos muito grandes), cuja ponta percorre
uma escala de fundo graduada( que faz o movimento da haste oscilante). O travessão é
dividido em dois segmentos, denominados braços; em cada extremidade do travessão há
um prisma(gancho) que suporta o prato da balança por meio de uma suspensão
adequada.
A tecnologia da balança aumenta
A teoria da balança foi assunto de estudos do grego Aristóteles (384-322 a.C.),
que decompôs o movimento dos braços da balança em seus componentes radial e
tangencial. A obra Perì Cygôn (sobre alavancas) de Arquimedes (287-212 a.C.) contém
as considerações principais sobre o centro de gravidade e o braço da alavanca. Contudo,
a teoria completa da balança foi desenvolvida somente em 1747, por Leonhard Euler
(1707-1783), matemático e físico suíço. Na década de 1870, Dimitri Mendeleev (18341907) reestudou a teoria física da balança. O resultado de seus cálculos mostrou que
uma exatidão de 1/15 mg com uma carga de 1 kg podia ser obtida com um tamanho de
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travessão até quatro vezes menor que os instrumentos da ocasião, resultado esse que
teve influência na construção das balanças comercias a partir daquela época.
Cuidados com a balança[L1]
O uso da balança, independente do modelo, exige uma série de cuidados para
que o resultado seja confiável e a durabilidade do instrumento seja elevada; isto inclui a
eliminação de possíveis fontes de erros nas pesagens (empuxo, efeito de temperatura,
eletricidade estática).
Afora essas considerações iniciais, a balança passou por um novo período de
estagnação quanto à evolução técnica. Porém, a sua utilização na Química teve
extraordinário crescimento. A determinação da massa estava intimamente ligada à
descoberta de leis ponderais e de novos elementos químicos, ao desenvolvimento da
química orgânica e à evolução da análise quantitativa gravimétrica inorgânica e
orgânica. Nesse aspecto, já se afirmava que "toda a operação química de precisão
começa e termina na balança" (situação válida até hoje).
A balança se promove diante a tecnologia
A melhoria da sensibilidade da balança teve capítulo
especial no
desenvolvimento da análise quantitativa orgânica. A partir do método da combustão
controlada, desenvolvido por Justus Von Liebig (1803-1873), que requeria uma
quantidade de 0,5 a 1,0 g de material para análise, às vezes impraticável quando do
isolamento de um produto natural, Fritz Pregl (1869-1930) introduziu um processo de
microanálise em 1911, melhorando os instrumentos e acessórios envolvidos,
especialmente a sensibilidade da balança. Com isso a massa necessária passou para a
faixa 3-4 mg, sendo ele premiado com o Nobel de Química em 1923.
Era das balanças
As balanças começaram a figurar em catálogos nos anos 1870, mas foi a partir
de 1895 que se verificou uma grande diversificação de modelos, segundo a massa que
deveriam determinar e o material de construção de que seriam feitas (latão, cobre,
bronze, alumínio etc) . As balanças começaram a ser utilizadas também em industrias e
em diversos pontos do comércio.
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3 - DESENVOLVIMENTO
A montagem da balança ate que foi um pouco difícil, pois só tínhamos o
desenho de como iríamos faze-la em mente e uma noção básica de como monta-la com
algumas pesquisas.
Começamos primeiramente conseguindo as peças que são: uma base que serve
para apoiar o resto da balança e fazer com que ela não caia ou perca o equilíbrio para
algum lado, uma haste que serve para podermos encaixar o travessão e fazer com que
ele não encoste no chão , um travessão que serve para podermos manter o equilíbrio nas
bandejas, duas bandejas para colocarmos o pesos que vamos pesar e dois parafusos com
polcas que servem para regular a balança.
Esses materiais foram bem simples de conseguir, pois os componentes do
grupo já os tinham em casa com isso não foi preciso gastar comprando os materiais.
Quando já tínhamos todo o material procuramos informações em sites e conversando
com nossos pais para sabermos como montá-la, como nossos pais já sabiam como
monta-la nos ajudaram a construí-la depois de pronta vimos que não foi tão fácil pois
era preciso regula-la sempre que iríamos pesar algo.
Começamos a montagem da balança pregando a haste na base com três pregos
para que ela ficasse bem firme, em seguida colocamos o esquadro ao lado para saber se
ela estava reta feito isso tivemos que fazer um furo na haste no local que escolhemos e
bem no meio da espessura dela para podermos encaixar o travessão logo após
procuramos um parafuso que fosse bem grande mas liso em uma das pontas para
colocarmos o travessão e fazer com que ele gire, já no travessão tivemos que fazer u
furo bem no meio para encaixarmos o parafuso e outros dois furos um em cada
extremidade para colocarmos um parafuso em cada buraco para regularmos a balança.
Após termos feito tudo isso tínhamos ainda que fazer duas bandejas para colocar os
pesinhos decidimos fazê-las com pratinho de flor e fio de cobre para que fique leve e
resistente ao mesmo tempo, procuramos também encaixar dois ganchos no travessão
para pendurarmos as bandejas. No fim de tudo achávamos que a balança estava pronta
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mas precisávamos ainda colocar algo na balança que nos dissesse quando o travessão
estava reto.
Para deixarmos abalança mais bonita e sem perigo de alguém fincar uma farpa
no dedo lixamos ela todinha e passamos verniz deixando-a num tom escuro e brilhoso.
No entanto, deixamos a balança bem fácil de ser carregada pois quase toda ela era
desmontável as únicas partes que não podíamos desmontar era a base e a haste pois se
ficássemos montando e desmontando poderia entorta-la .
A parte dos pesinhos foi fácil de conseguir pois a maioria dos pesos
conseguimos emprestado e só alguns tivemos que fazer o que não foi difícil.
Enfim a balança estava pronta bonita e resistente e sendo bem razoável estava
bem precisa pois sua margem de erro era bem pequena, já que é bem difícil conseguir
fazer uma balança de precisão, alguns dias depois que nos reunir para podermos testa-la
e ver se não era preciso fazer algum ajuste ou trocar alguma peça.
2.1 - Experimento
Com a balança já toda montada e com todos os pesos prontos nos reunimos
para poder testa-la.
No começo foi um pouco difícil de conseguirmos regula-la, mas logo depois de
um tempo pegamos pratica e já conseguíamos regula-la com facilidade, os primeiros
testes com pesos maiores foi tudo certo e ela funcionou bem, já nos pesos mais leves
tivemos um pequeno problema pois ela não estava muito sensível e com isso ocasionou
um pouco de erro por causa que o travessão era muito pequeno mas para conseguirmos
arruma-la tivemos que conseguir u travessão um pouco maior para deixarmos ela mais
sensível e pudesse pesar os pesos mais leves com mais facilidade após trocarmos o
travessão voltamos a testa-la vimos que ela ficou bem mais sensível e estava com a
margem de erro um pouco menor do que tinha antes, continuamos testando-a só
pegando objetos diferentes dos nossos pesos para vermos se ela estava certa a margem
de erro foi bem pequena já que sabíamos o peso do objeto com menos de 1 quilograma
pois esta balança foi construída para pesar sem fazer muito esforço, 1 quilograma.
Vimos que não precisávamos fazer nenhum ajuste já que ela estava respondendo bem
aos nossos testes.
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2.2 Análise dos dados
Analisando todos os dados sobre a balança ela ficou boa com muito pouco erro
pois é muito difícil para conseguirmos arrumá-la, decidimos deixá-la assim pois se
mexêssemos nela poderíamos sem quer estragá-la ou desregulá-la .
No final de tudo a balança ficou bem ajustada, bonita e bem precisa
considerando a margem de erro pois é pouco provável que um estudante com base só
em pesquisas da internet conseguir montar uma balança de precisão.
2 - CONCLUSÃO
Concluindo nosso relatório podemos afirmar que nosso objetivo principal foi
alcançado. Ela respondeu bem ao nossos testes e não tivemos grandes problemas.
Pensávamos que ia ser mais fácil mas depois de todo trabalho que tivemos para finalizála foi reconhecido por todos do grupo que foi um trabalho que exigiu bastante de nós.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- Lopes, A. R. C.; Química Nova na Escola 1995, nº 2, 11.
- Rheinboldt, H.; A História da Balança, A Vida de J. J. Berzelius, Nova Stella
Editorial e Ed. da Universidade de São Paulo: São Paulo, 1988.
- Benedicenti, A.; Malati Medici e Farmacisti, Hoeple: Milão, 1925, p. 910.
- Martins, R. A.; Quim. Nova 1993, 16, 481; Martins, R. A.; Martins, L. A. P.;
Quim. Nova 1993, 16, 245; Filgueiras, C. A. L.; Lavoisier – O Estabelecimento da
Química Moderna, Odysseus: São Paulo, 2002.
- Holmyard, E. J.; Chemistry to the Time of Dalton, Oxford University Press:
Londres, 1925, p. 111-125.
- Hoppe, H.; Histoire de La Physique, Payot: Paris, 1928, p. 19-25; Barral, E.;
Précis d'Analyse Chimique Quantitative, J. B. Baillière et Fils: Paris, 1905, vol. 1, p. 1329.
-
http://www.spbu.ru/Structure/Culture/Museums/Mendeleev/enhist.html,
acessada em Março 2003.
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10
- Vogel, A. I.; Análise Química Quantitativa, 6ª ed., Livros Técnicos e
Científicos: Rio de Janeiro, 2002, p. 36-39.
- Enciclopédia Italiana, Roma, 1968, vol. XIII, p. 324.
- Warren, L. E.; J. Chem. Educ. 1934, 11, 149.
- Goetz, W.; Historia Universal, Espasa-Calpe: Madrid, 1932, vol. I, p. 376377.
- Billinger, R. D.; J. Chem. Educ. 1929, 6, 353.
- Landenburg, A.; Allgemeine Deutsche Biographie, 1883, vol. XVIII, p. 531.
- Hoefer, F.; Nouvelle Biographie Générale, Firmin Didiot: Paris, 1858, vol.
XXIII, p. 856; vol. XLIV, p. 397-402.
- Lepsius, B.; Allgemeine Deutsche Biographie, 1893, vol. XXXV, p. 780-786.
- Chittenden, R. H.; The Development of Phisyological Chemistry in the
United States, The American Chemical Monograph: Nova Iorque, 1930, p. 227.
- Senise, P.; Quim. Nova 1993, 16, 257.
- Allinger, N. L.; Cava, M. P.; de Jongh, D. C.; Johnson, C. R.; Lebel, N. A.;
Stevens, C. L.; Química Orgânica, Guanabara Dois: São Paulo, 1978, p. 8-11.
- Fresenius, K. R.; Chimie Analytique Quantitative, Gauthier-Villards et Fils:
Paris, 1885, cap. 1.
- Blasdale, W. C.; Principles of Quantitative Analysis, D. van Nostrand
Company: Nova Iorque, 1918, cap. 1.
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11
- Mellon, M. G.; Methods of Quantitative Chemical Analysis, The Macmillan
Company: Nova Iorque, 1937, p. 44-45.
- Joannis, A.; Enciclopédia Industrielle – Traité de Chimie Organique
Appliquée, Gauthier-Villards et Fils: Paris, 1896, vol. 1, p. 45-94.
- Petrie, W. M. K.; Enciclopédia Britânica, 1937, 14ª ed., vol. XV, p. 142-145.
- http://www.Paralab.Pt/sartorius.Htm, acessada em Novembro 2002.
http://www.humboldt.edu/~scimus/Manufac/C_Becker/BeckerCat50_70.Htm, acessada
em Março 2003.
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