Roteiro_10_Rolamento_2023-2 docx

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA TEÓRICA E EXPERIMENTAL
FÍSICA EXPERIMENTAL I
Professor: João Carlos R. de Araújo Turma: Semestre: 2023.2
Discente(s):
Julia Andrade Lopes
Everton Silva de Oliveira
Joas de Lima Matias
Ramon Brenno Pereira Alves
Natalya Freire Gomes da Silva
Experimento – Rolamento
Objetivos:
Utilizar as equações de movimento em duas dimensões: lançamento horizontal;
Aplicar a lei de conservação da Energia Mecânica para o movimento de uma massa no
campo gravitacional;
Diferenciar as energias de translação e de rotação que ocorrem no rolamento da esfera
na rampa;
Entender o conceito de modelo.
Material sugerido para a prática:
1. Rampa de lançamentos
2. Esfera de massa m e raio m𝑟 = 0, 016
3. Régua, papel carbono e papel branco
4. Planilha de dados eletrônica.
Fundamentação teórica:
1. Fundamentos da Física 1 - 8a ed, D. Halliday, R. Resnick and J. Walker. Rio de
Janeiro, Livros Técnicos e Científicos Editora, 2009.
2. Física I – 12ª ed, Young e Freedman. São Paulo, Addison Wesley, 2008.
3. Curso de Física Básica – 4ª ed. H. Moyses Nussenzveig. São Paulo, Edgard
Blücher, 2002.
Procedimento:
1. Nessa atividade vamos trabalhar com um conjunto de dados que serão obtidos
através de uma experiência de lançamento de projéteis. Analisaremos como as
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energias de translação e de rotação que ocorrem no rolamento da esfera, em uma
rampa de lançamentos, impacta nos resultados do alcance.
2. Uma ilustração da estrutura utilizada é indicada na Figura 1.
3. Primeiramente, é medido a altura da extremidade da rampa à bancada.ℎ
Figura 1 – Esquema de montagem da rampa e realização das medidas.
4. Identifique a origem do lançamento horizontal, ponto O, a partir do qual será
medido o alcance horizontal da esfera quando ela é lançada.
5. Na rampa de lançamento são realizadas marcações que auxiliaram na medição da
altura ( ) onde é o ponto de partida da esfera.𝑦
6. Para cada altura , a esfera é solta dez vezes de modo que ela caia na folha de𝑦
papel carbono posicionada sobre o papel branco fixado à mesa, deixando neste
último as marcas dos pontos de impacto.
7. As distâncias horizontais percorridas para cada altura são identificadas pelo𝑦
conjunto de pontos obtidos no papel branco. Em torno dos pontos é desenhado um
círculo que deve conter aproximadamente 68% dos dados.
8. O valor médio é a medida do ponto ao centro do círculo. A medida do raio do𝐴 𝑂
círculo representa o desvio padrão da média do alcance. A Figura 2, ilustra a
explicação da obtenção do alcance médio e do desvio padrão da média.
Figura 2 – Leitura do alcance médio e do desvio padrão.
9. Determine o alcance médio e o desvio padrão da média para cada lançamento𝐴 𝑦
e preencha a tabela abaixo.
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Tabela 1 – Medidas do alcance médio e desvio padrão da média para os lançamentos da esfera de
diferentes alturas y e de h____.
(cm)𝑦 30 35 40 45 50
(cm)𝐴 24 27,7 30,9 34,4 36,9
σ(𝐴) 0,4 0,45 0,5 0,5 0,65
Análise dos resultados
Q1. Calcule o alcance da esfera a partir das equações teóricas, segundo os modelos que
consideram ou não o rolamento da esfera. Preencha a tabela 2 com os valores medidos e
com os resultados dos modelos teóricos.
Tabela 2 - Comparação entres os valores obtidos experimentalmente e os valores para os alcances
teóricos para cada valor de y e de h = 15,5 cm.
(cm)𝑦 30 35 40 45 50
(cm)𝐴
𝑆𝑅
30,0 34,8 39,0 42,8 46,2
(cm)𝐴
𝐶𝑅
25,3 29,4 33,0 36,1 39,1
(cm)𝐴 24 27,7 30,9 34,4 36,9
σ(𝐴) 0,4 0,45 0,5 0,5 0,65
Q2. A partir da Tabela 2, faça um gráfico comparativo entre os alcances obtidos
experimentalmente para cada altura y e os valores previstos pelos modelos teórico com
rolamento e sem rolamento.
Q3. Com base nas curvas obtidas anteriormente, qual modelo teórico (com ou sem
rolamento da esfera) explica melhor os resultados experimentais?
Analisando as curvas dos gráficos, o modelo que mais se aproxima do resultado
experimental é o alcance com rolamento.