O Go Direct® Force Sensor é um sensor de alta precisão desenvolvido para medir forças aplicadas num sistema experimental. Pode medir forças tanto de tração como de compressão, permitindo o estudo de fenómenos físicos em laboratórios de física, engenharia e ciências.

Características Principais

• Faixa de medição: geralmente até ±50 N (ver especificações do modelo exato)
• Precisão elevada para medições dinâmicas e estáticas
• Ligação USB ou Bluetooth para interface direta com computadores, tablets ou smartphones
• Compatível com o software Graphical Analysis®, que permite recolha, análise e exportação de dados
• Construção robusta, adequada para experiências em ambiente educativo e de investigação

Aplicações Típicas

• Medição de forças em experiências de física (leis de Newton, forças elásticas, atrito)
• Estudo de propriedades mecânicas (rigidez, módulo de Young)
• Análise de forças em sistemas de alavancas, planos inclinados, e outras máquinas simples
• Investigação da força muscular ou biomecânica em projetos interdisciplinares
• Experiências de colisões e dinâmica

2. Princípios de Funcionamento

O sensor funciona normalmente com uma célula de carga que converte a força mecânica aplicada numa variação elétrica proporcional. Essa variação é convertida pelo sensor em valores digitais que o software interpreta em newtons (N).

3. Atividades Experimentais Sugeridas

Atividade 1: Medição da Força de Compressão e Tração

Objetivo: Verificar a capacidade do sensor para medir forças aplicadas, tanto na compressão como na tração.

Materiais:

• Sensor GDX-FOR
• Pesos calibrados ou molas
• Suportes e ganchos para fixação
• Computador/tablet com software Graphical Analysis®

Procedimento:

1. Ligar o sensor ao dispositivo e iniciar o software.
2. Fixar o sensor num suporte firme.
3. Aplicar gradualmente pesos ao sensor (tracção) ou pressionar (compressão).
4. Registar a força medida em newtons para cada peso aplicado.
5. Construir tabela de força aplicada vs força medida.
6. Verificar linearidade da resposta.

Atividade 2: Lei de Hooke – Força e Deformação de uma Mola

Objetivo: Verificar experimentalmente a Lei de Hooke.

Materiais:

• Sensor GDX-FOR
• Mola helicoidal
• Pesos calibrados
• Suporte para molas
• Régua ou sistema de medição do alongamento

Procedimento:

1. Fixar a mola suspensa e ligar o sensor de força para medir a tração.
2. Colocar pesos crescentes na mola e registar a força medida e o respetivo alongamento.
3. Plotar gráfico força (N) vs alongamento (m).
4. Determinar a constante elástica da mola (k) pela inclinação da reta.

Atividade 3: Força de Atrito

Objetivo: Medir a força de atrito estático e dinâmico entre superfícies.

Materiais:

• Sensor GDX-FOR
• Bloco de madeira ou plástico
• Superfícies com diferentes texturas
• Pesos para aplicar carga normal
• Computador/tablet com software

Procedimento:

1. Colocar o bloco sobre a superfície.
2. Ligar o sensor entre o bloco e a mão ou dispositivo que puxa.
3. Medir a força necessária para iniciar o movimento (atrito estático) e para manter o movimento (atrito cinético).
4. Repetir com diferentes cargas e superfícies.
5. Analisar os resultados e calcular coeficientes de atrito.

4. Guia Técnico Detalhado – Utilização do GDX-FOR

4.1. Configuração do Sensor

• Conectar o sensor via USB ou Bluetooth.
• Abrir o software Graphical Analysis®.
• Selecionar o sensor “Force Sensor” e configurar a faixa (ex: ±50 N).
• Calibrar o sensor, se necessário (consultar manual específico).

4.2. Procedimentos de Medição

• Garantir fixação firme do sensor para evitar leituras instáveis.
• Aplicar forças de forma gradual e controlada.
• Monitorizar os valores no software em tempo real.
• Guardar e exportar dados para análise posterior.

4.3. Dicas para Melhores Resultados

• Evitar forças repentinas que possam danificar o sensor.
• Utilizar suportes adequados para garantir que a força aplicada seja na direção correta.
• Realizar calibração periódica para manter precisão.
• Usar pesos ou dispositivos calibrados para verificação da exatidão.

5. Segurança

• Manusear o sensor e acessórios com cuidado para evitar quedas.
• Não exceder os limites máximos de força indicados pelo fabricante.
• Usar equipamento de proteção pessoal em caso de forças elevadas ou peças em movimento.
• Manter área de trabalho organizada para evitar acidentes.

6. Análise de Dados e Relatórios

• Utilizar gráficos de força vs tempo, força vs deslocamento, etc.
• Interpretar dados com base nas teorias físicas envolvidas (Leis de Newton, Hooke, atrito).
• Preparar relatórios com tabelas, gráficos, análise de erros e conclusões.

7. Extensões e Projetos Avançados

• Medir forças musculares em estudos biomecânicos.
• Analisar forças em colisões com sensores adicionais de movimento.
• Combinar com sensores de aceleração para estudo de dinâmica completa.
• Explorar forças em sistemas rotativos com adaptadores específicos.

Guião Completo

1. Introdução

O sensor Go Direct® Force Sensor permite medir forças de tração e compressão com elevada precisão. É uma ferramenta essencial para experiências de física e engenharia, permitindo explorar leis fundamentais como a Lei de Hooke, forças de atrito e leis do movimento.

2. Objetivos

• Medir forças aplicadas em diferentes sistemas.
• Explorar a relação força-deformação em molas (Lei de Hooke).
• Determinar forças de atrito estático e cinético.
• Analisar dados experimentais e relacioná-los com conceitos teóricos.
• Desenvolver competências em utilização de sensores digitais e software científico.

3. Materiais Necessários

• Sensor Go Direct® Force Sensor (GDX-FOR)
• Computador ou tablet com o software Graphical Analysis®
• Mola helicoidal (preferencialmente com escala graduada)
• Pesos calibrados (ex: 100 g, 200 g, etc.)
• Bloco de madeira ou plástico para experiências de atrito
• Superfícies com diferentes texturas (madeira, plástico, lixa)
• Suportes, ganchos, cabos para fixação
• Régua ou sistema para medir deslocamentos
• Cronómetro
• Ficha de registo/caderno de laboratório

4. Configuração do Equipamento

1. Ligar o sensor GDX-FOR via USB ou Bluetooth ao dispositivo.
2. Abrir o software Graphical Analysis® e criar um novo projeto.
3. Selecionar o sensor de força, ajustar a faixa de medição (ex: ±50 N).
4. Calibrar o sensor conforme necessário (consultar manual do sensor).
5. Garantir fixação segura do sensor para evitar leituras erráticas.

5. Atividades Experimentais

5.1. Atividade 1: Medição de Força de Tração e Compressão

Objetivo: Medir forças aplicadas em diferentes direções e verificar a resposta do sensor.

Procedimento:

• Fixar o sensor num suporte.
• Aplicar pesos suspensos (tração) ou pressionar o sensor (compressão).
• Anotar as forças indicadas para diferentes massas ou pressões.
• Construir tabela com dados e analisar linearidade.

5.2. Atividade 2: Lei de Hooke – Relação Força vs Deformação

Objetivo: Verificar que a força aplicada numa mola é proporcional ao seu alongamento.

Procedimento:

1. Fixar a mola suspensa no suporte.
2. Ligar o sensor para medir a força de tração na mola.
3. Colocar pesos graduais e registar a força medida e o respetivo alongamento da mola.
4. Medir o alongamento com uma régua, desde a posição sem peso.
5. Registar os dados numa tabela.

1. Plotar gráfico Força (N) vs Alongamento (m).
2. Determinar a constante elástica da mola (k) através da inclinação do gráfico (Lei de Hooke: F = k × Δx).

5.3. Atividade 3: Estudo da Força de Atrito

Objetivo: Medir forças de atrito estático e cinético entre superfícies diferentes.

Procedimento:

1. Colocar o bloco sobre a superfície escolhida.
2. Ligar o sensor GDX-FOR entre o bloco e o elemento que puxa (ex: gancho ou mão).
3. Puxar lentamente o bloco até iniciar o movimento — anotar a força máxima (atrito estático).
4. Continuar puxando com velocidade constante — anotar a força durante o movimento (atrito cinético).
5. Repetir para diferentes superfícies e diferentes cargas (peso sobre o bloco).
6. Registar todos os dados e comparar.

6. Registo de Dados e Exemplos