Avaliação 1 Atividade Física Dinâmica e Termodinâmica

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Física Dinâmica e Termodinâmica
Atividade 1 – Laboratório.
Índice;
1 - Lei de Hooke ....................................................... 2
2 - Queda Livre ........................................................11
3 - Pendulo Balístico ................................................16
4 - Lançamentos Horizontais e Colisões .................17
Laboratório de Física
Lei de Hooke
FASE 1 – LEI DE HOOKE
1. Preencha a tabela 1 abaixo com os dados encontrados durante esta fase do experimento.
	N
	Xo (m)
	Xn (m)
	∆X = Xn - Xo (m)
	Fn (N)
	0
	0,030
	0,037
	0,005
	0,226
	1
	
	0,052
	0,020
	0,716
	2
	
	0,068
	0,035
	1,207
	3
	
	0,084
	0,054
	1,697
	4
	
	0,0100
	0,070
	2,188
Diante dos resultados obtidos, calcule a constante elástica da mola M1
 Km1 = 0,716/0,023 = 31,13 N/m
2. Esboce o gráfico da força aplicada (F) versus deformação da mola (∆X) para cada uma das molas utilizadas no experimento. Qual a função matemática representada no gráfico? 
3. O que representa o coeficiente angular (ou declividade) do gráfico F versus ∆X? 
R: Representa uma constante elasticidade da mola K
4. Com base em suas medições e observações, verifique a validade da seguinte afirmação: “As forças deformantes são proporcionais às deformações produzidas, ou seja, F é proporcional a ∆x.”.
 R: A afirmação esta correta. A deformação ∆x sofrida diretamente pela mola é proporcional a força que provoca
5. Qual mola possui a maior constante elástica? Compare seus resultados!
	
	Mola 1
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	N
	Xo (m)
	Xn (m)
	∆X = Xn - Xo (m)
	Fn (N)
	K
	0
	0,030
	0,037
	0,005
	0,226
	31,13
	1
	
	0,052
	0,020
	0,716
	
	2
	
	0,068
	0,035
	1,207
	
	3
	
	0,084
	0,054
	1,697
	
	4
	
	0,0100
	0,070
	2,188
	
	
	Mola 2
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	N
	Xo (m)
	Xn (m)
	∆X = Xn - Xo (m)
	Fn (N)
	K
	0
	0,030
	0,035
	0,005
	0,226
	44,75
	1
	
	0,046
	0,016
	0,716
	
	2
	
	0,057
	0,027
	1,207
	
	3
	
	0,680
	0,038
	1,697
	
	4
	
	0,079
	0,049
	2,188
	
	
	Mola 3
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	N
	Xo (m)
	Xn (m)
	∆X = Xn - Xo (m)
	Fn (N)
	K
	0
	0,030
	0,036
	0,006
	0,226
	37,684
	1
	
	0,049
	0,019
	0,716
	
	2
	
	0,062
	0,032
	1,207
	
	3
	
	0,075
	0,045
	1,697
	
	4
	
	0,089
	0,059
	2,188
	
R: A mola 2 tem a maior constante elástica K + 44,75
FASE 2 – ASSOCIAÇÃO DE MOLAS EM SÉRIE
1.Preencha a tabela abaixo com os dados encontrados durante esta fase do experimento.
	N
	Xo (m)
	Xn (m)
	∆X = Xn - Xo (m)
	Fn (N)
	0
	0,110
	0,122
	0,012
	0,226
	1
	
	0,150
	0,400
	0,716
	2
	
	0,18
	0,070
	1,207
	3
	
	0,21
	0,100
	1,697
	4
	
	0,240
	0,130
	2,188
Diante dos resultados obtidos, calcule a constante elástica do conjunto de molas M1 e M2.
𝑘𝑟(𝑀1→𝑀2) = 0,716/0,04 = 17,9 N/m
Utilize as constantes elásticas das molas obtidas da parte I do experimento, recalcule a constante elástica do conjunto de molas em série M1 e M2
𝑘𝑟(𝑀1→𝑀2) = k1 x k2 = 31,13 x 44,75 = 18,35 N/m
 
 K1 k2 = 31,13 44,75 
2. Os resultados obtidos para a constante elástica do conjunto em série foram os mesmos para as duas formas de cálculo?
R: Não. Mas os resultados foram bem próximos a régua de ensaio não tem uma boa precisão e não permite a exatidão do deslocamento de casa peso.
3. Esboce o gráfico da força aplicada (F) versus deformação da mola (∆X) para cada conjunto de molas em série. Qual a função matemática representada no gráfico?
R: A função matemática é reta ( Função Reta)
4. A constante k é a mesma para qualquer conjunto em série? Em caso negativo, qual conjunto obteve a maior constante elástica resultante?
R: Não. A maior constante foi o conjunto Km2 ->m3+20,45N/m
5. Comente sobre a relação entre as constantes das molas obtidas na parte I deste roteiro e os resultados das configurações em série
R: Nos dois experimentos dos dados são aproximados e haverá desvio entre o calculo analítico e experimental. 
	
	Mola 1
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	N
	Xo (m)
	Xn (m)
	∆X = Xn - Xo (m)
	Fn (N)
	Km1-m2
	0
	0,110
	0,122
	0,012
	0,226
	17,9
	1
	
	0,150
	0,400
	0,716
	
	2
	
	0,18
	0,070
	1,207
	
	3
	
	0,21
	0,100
	1,697
	
	4
	
	0,240
	0,130
	2,188
	
	
	Mola 2
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	N
	Xo (m)
	Xn (m)
	∆X = Xn - Xo (m)
	Fn (N)
	Km2-m3
	0
	0,110
	0,12
	0,010
	0,226
	21,059
	1
	
	0,144
	0,034
	0,716
	
	2
	
	0,17
	0,060
	1,207
	
	3
	
	0,195
	0,085
	1,697
	
	4
	
	0,22
	0,110
	2,188
	
	
	Mola 3
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	N
	Xo (m)
	Xn (m)
	∆X = Xn - Xo (m)
	Fn (N)
	Km1- m3
	0
	0,110
	0,123
	0,013
	0,226
	17,048
	1
	
	0,152
	0,042
	0,716
	
	2
	
	0,179
	0,069
	1,207
	
	3
	
	0,210
	0,100
	1,697
	
	4
	
	0,238
	0,128
	2,188
	
FASE 3 – ASSOCIAÇÃO DE MOLAS EM PARALELA
1. Preencha a tabela abaixo com os dados encontrados durante esta fase do experimento.
	N
	Xo (m)
	Xn (m)
	∆X = Xn - Xo (m)
	Fn (N)
	0
	0,330
	0,033
	0,003
	0,226
	1
	
	0,038
	0,009
	0,716
	2
	
	0,044
	0,015
	1,207
	3
	
	0,051
	0,019
	1,697
	4
	
	0,055
	0,027
	2,188
Diante dos resultados obtidos, calcule a constante elástica do conjunto de molas M1 e M2
𝑘𝑟(𝑀1→𝑀2) = 0,716/0,09 =79,56N/m
Utilize as constantes elásticas das molas obtidas da parte I do experimento, recalcule a constante elástica do conjunto de molas em paralelo M1 e M2
𝑘𝑟(𝑀1→𝑀2) = k1 + k2 = 31,15 + 44,75 = 75,88 N/m 
2. Os resultados obtidos para a constante elástica do conjunto em paralelo foram os mesmos para as duas formas de cálculo? 
R: Não. Mas Foram bem próximos, pois o ensaio possui um régua com baixa precisão o que não permite ter certeza do deslocamento de cada peso.
3. Esboce o gráfico da força aplicada (F) versus deformação da mola (∆X) para cada conjunto de molas em paralelo. Qual a função matemática representada no gráfico?
R: A função matemática é reta ( Função Reta)
 4. A constante k é a mesma para qualquer conjunto em paralelo? Em caso negativo, qual conjunto obteve a maior constante elástica resultante? 
R: Não. O conjunto é Km2+ m3 = 82, 43 N/ m
5. Comente sobre a relação entre as constantes das molas obtidas na parte I deste roteiro e os resultados das configurações em paralelo.
	
	Mola 1
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	N
	Xo (m)
	Xn (m)
	∆X = Xn - Xo (m)
	Fn (N)
	Km1-m2
	0
	0,030
	0,033
	0,003
	0,226
	79,556
	1
	
	0,039
	0,009
	0,716
	
	2
	
	0,045
	0,015
	1,207
	
	3
	
	0,051
	0,021
	1,697
	
	4
	
	0,057
	0,027
	2,188
	
	
	Mola 2
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	N
	Xo (m)
	Xn (m)
	∆X = Xn - Xo (m)
	Fn (N)
	Km2-m3
	0
	0,030
	0,032
	0,002
	0,226
	89,5
	1
	
	0,038
	0,008
	0,716
	
	2
	
	0,044
	0,014
	1,207
	
	3
	
	0,050
	0,020
	1,697
	
	4
	
	0,057
	0,027
	2,188
	
	
	Mola 3
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	N
	Xo (m)
	Xn (m)
	∆X = Xn - Xo (m)
	Fn (N)
	Km1-m3
	0
	0,030
	0,032
	0,002
	0,226
	71,6
	1
	
	0,038
	0,008
	0,716
	
	2
	
	0,044
	0,014
	1,207
	
	3
	
	0,050
	0,020
	1,697
	
	4
	
	0,057
	0,027
	2,188
	
R: Nos dois experimentos dos dados são aproximados e haverá desvio entre o calculo analítico e experimental
6. Preencha a tabela abaixo com os dados encontrados durante esta fase do experimento.
	N
	Xo (m)
	Xn (m)
	∆X = Xn - Xo (m)
	Fn (N)
	0
	0,030
	0,031
	0,001
	0,226
	1
	
	0,035
	0,005
	0,716
	2
	
	0,039
	0,009
	1,207
	3
	
	0,042
	0,012
	1,697
	4
	
	0,046
	0,016
	2,188
Utilize as constantes elásticas das molas obtidas da parte I do experimento, recalcule a constante elástica do conjunto de molas em paralelo M1, M2 e M3
K𝑟(𝑀1→𝑀2→𝑀3) = 0,716/0,005 
K = 143,200N/m
K1+k2+k3 = 31,13 + 44,75 + 37,65 = 113,57
7. Os resultados obtidos para a constante elástica do conjunto em paralelo foram os mesmos para as duas formas de cálculo? 
R: Não. Mas foram bem próximos, pois o ensaio possui uma régua com baixa precisão o que não permite ter certeza do deslocamento de cada peso.
8. Esboce o gráfico da força aplicada (F) versus deformação da mola (∆X) para o conjunto de molas em paralelo. Qual a função matemática representada no gráfico?
R: A função matemática é reta ( Função Reta)
9. A constante k é a mesma para o conjunto em paralelo com duas molas e o conjunto em paralelo com três molas? Em caso negativo,qual conjunto obteve a maior constante elástica resultante? O que é possível concluir?
R: Não. O conjunto que obteve a maior resultando foi o experimento com as 3 molas. Conclusão é que quanto o maior numero de molas em paralelo maior será a constante elástica pois a constante é elástica é resultante da soma das molas usadas em cada experimento .
Laboratório de Física 
A – QUEDA LIVRE
ENSAIANDO A PRIMEIRA ESFERA
1. Construa o gráfico “Posição do sensor x Tempo médio” e observe a relação entre as variáveis posição e tempo. Qual função melhor descreveria esta relação? Exemplos: função linear, quadrática, cúbica etc.
	Pos Sensor (mm)
	T médio (s)
	100
	0,13335
	200
	0,19574
	300
	0,24237
	400
	0,28163
	500
	0,31589
R: Função Quadratica.
2. Construa o gráfico “Posição do sensor x Tempo médio ao quadrado” e observe a relação entre as variáveis posição e tempo. Qual função melhor descreveria esta relação? Exemplos: função linear, quadrática, cúbica etc.
	Pos Sensor (mm)
	T médio (s) 2
	100
	0,01778
	200
	0,03831
	300
	0,05874
	400
	0,07932
	500
	0,09979
R: Função Linear
3. Compare os gráficos construídos anteriormente. Você observou alguma diferença entre eles? Se sim, qual o motivo desta diferença?
R: Sim. O primeiro gráfico apresenta uma leve curvatura enquanto o segundo é linear sem alterações.
4. Utilize a equação (5) do resumo teórico para calcular o valor da aceleração da gravidade em cada ponto e complete a tabela que você fez anteriormente. Em seguida compare os valores encontrados.
2ℎ 𝑔 = 𝑡2
	Pos Sensor (mm)
	T1 (s)
	T2 (s)
	T3 (s)
	T4 (s)
	T5 (s)
	T médio (s)
	g(m/s2)
	100 + D esfera menor
	0,13340
	0,13380
	0,13333
	0,13330
	0,13335
	0,13335
	11,24701
	200 + D esfera menor
	0,19575
	0,19573
	0,19575
	0,19572
	0,19574
	0,19574
	10,44031
	300 + D esfera menor
	0,24238
	0,24234
	0,24237
	0,24240
	0,24236
	0,24237
	10,21403
	400 + D esfera menor
	0,28162
	0,28166
	0,28160
	0,28161
	0,28167
	0,28163
	10,08609
	500 + D esfera menor
	0,31589
	0,31591
	0,31586
	0,31591
	0,31589
	0,31589
	10,02142
5. Em seguida compare os valores encontrados. Houve diferença nos valores encontrados? Se sim, o que você acha que proporcionou essa diferença?
R: Sim. A diferença se dá pela imprecisão da coleta dos dados.
6. Utilize a equação (4) do resumo teórico para calcular o valor da velocidade instantânea em cada ponto e complete a tabela.
𝑣 = 𝑔. 𝑡 (4)
	Pos Sensor (mm)
	T1 (s)
	T2 (s)
	T3 (s)
	T4 (s)
	T5 (s)
	T médio (s)
	g(m/s2)
	V(m/s)
	100 + D esfera menor
	0,13340
	0,13380
	0,13333
	0,13330
	0,13335
	0,13335
	11,24701
	1,4998
	200 + D esfera menor
	0,19575
	0,19573
	0,19575
	0,19572
	0,19574
	0,19574
	10,44031
	2,04356
	300 + D esfera menor
	0,24238
	0,24234
	0,24237
	0,24240
	0,24236
	0,24237
	10,21403
	2,47556
	400 + D esfera menor
	0,28162
	0,28166
	0,28160
	0,28161
	0,28167
	0,28163
	10,08609
	2,84058
	500 + D esfera menor
	0,31589
	0,31591
	0,31586
	0,31591
	0,31589
	0,31589
	10,02142
	3,16566
7. Construa o gráfico da “Velocidade x Tempo”. Qual o comportamento da velocidade?
R: A velocidade aumenta com o tempo.
ENSAIANDO A SEGUNDA ESFERA
1. Compare os valores obtidos para a aceleração da gravidade. Houve diferença nos valores encontrados? Explique-a.
	Esfera Menor
	
	Pos Sensor (mm)
	Tmedio (s)
	g(m/s2)
	100 + D esfera menor
	0,13335
	11,24701
	200 + D esfera menor
	0,19574
	10,44031
	300 + D esfera menor
	0,24237
	10,21403
	400 + D esfera menor
	0,28163
	10,08609
	500 + D esfera menor
	0,31589
	10,02142
	Esfera Maior
	
	Pos Sensor (mm)
	Tmedio (s)
	g(m/s2)
	100 + D esfera menor
	0,12420
	12,96484
	200 + D esfera menor
	0,18961
	11,12625
	300 + D esfera menor
	0,23671
	10,70859
	400 + D esfera menor
	0,27723
	10,40917
	500 + D esfera menor
	0,31135
	10,31558
R: Sim. A diferença é referente ao peso/volume das esferas. 
2. Compare os gráficos de “Velocidade x Tempo” obtidos com as duas esferas. A velocidade varia igualmente para as duas esferas?
Esfera Menor 
Esfera Maior 
R: Sim. As velocidades variam igualmente.
3. Compare os tempos de queda das esferas. Explique o resultado!
R: Os tempos são bem próximos, as esferas foram soltas do mesmo ponto de partida e com a mesma aceleração.
4. Com base nos resultados obtidos e nos seus conhecimentos, como seria o comportamento do tempo se o experimento fosse realizado com uma esfera ainda menor do que as que você utilizou no experimento?
R: Como a esferas partem do mesmo ponto e com aceleração igual os tempos ainda seriam muito próximos. Devido ao peso/volume das esferas ser relativamente próximo.
Laboratório de Física 
C – Pendulo Balístico
Analise os dados obtidos no experimento e realize os cálculos das velocidades iniciais dos projéteis utilizando as equações dispostas no resumo teórico. Em seguida, construa uma tabela semelhante a apresentada abaixo e anote os valores encontrados.
	Dados do Experimento 
	
	Projétil
	Energia Potencial Gravitacional (J)
	Velocidade V2 do bloco com o projétil (m/s)
	Velocidade v1 inicial do projétil (m/s)
	Azul
	0,07949
	0,874
	1,83
	
	
	
	
	Dourado 
	2,504
	2,96
	2,52
	
	
	
	
	Prateado
	0,1649
	0,999
	4,11
	
	
	
	
1. Qual projétil atingiu a maior angulação? Justifique o resultado encontrado.
R: O projétil azul atingiu maior angulação devido a sua massa de 100g maior do que das outras esferas.
2. Coloque em ordem crescente os ângulos atingidos em cada lançamento dos projéteis. O que você conclui acerca destes resultados?
R: A ordem crescente é; Prata, Dourada e Azul. Como o ponto de partida e a aceleração é a mesma nas três esferas, a definição dos resultados se defini pela diferença das massas de cada esfera 23g, 46g e 100g. 
Laboratório de Física 
C – Lançamentos horizontais e Colisões
1. Qual foi o valor médio do alcance horizontal para os lançamentos realizados? 
R: O valor médio do alcance horizontal para os lançamentos realizados foi de 26,5cm ou 
0,265m.
R: O valor médio do alcance horizontal para os lançamentos realizados foi de 26,5cm ou 
0,265m.
R: O valor médio de alcance horizontal para os cinco lançamentos realizados foram de 26,5cm ou 0,265m
2. Qual a velocidade da esfera metálica quando ela perde contato com a rampa? 
R: A velocidade a esfera metalida é de 1,89 cm/s ou 0,0189 m/s
3. No ensaio de colisão, duas circunferências são marcadas no papel ofício baseada nas marcações feitas pelas esferas. Identifique qual esfera metálica produziu cada circunferência.
R: A esfera 1 foi lançada mais distante, foi impulsionada pela a esfera 2 que partiu da altura H 100mm. A esfera 2 foi freada pelo impacto com a esfera 1 marcando a circunferência mais próxima.
4. Qual o alcance de cada esfera metálica no ensaio de colisão? 
R: O alcance da esfera 1 foi de 23,5cm e a esfera 2 foi de 2,6cm.
5. Qual a velocidade de cada uma das esferas metálicas logo após a colisão?
R: A velocidade da esfera 1 foi de 1,67 cm/s e a velocidade da esfera 2 foi de 0,18 cm/s.
F vs ∆x
0.5	1	1.5	2	2.5	Posição do Tensor x Tempo Medio 
Tmedio (s) 2	
100	200	300	400	500	0.13335	0.19574000000000014	0.24237	0.2816300000000001	0.31589000000000034	V (V) 	
0.55000000000000004	1.05	1.55	2.0499999999999998	2.5499999999999998	
Posição do Tensor x Tempo Medio 2 
Tmedio (s) 2	
100	200	300	400	500	0.13335	0.19574000000000014	0.24237	0.2816300000000001	0.31589000000000034	V (V) 	
0.55000000000000004	1.05	1.55	2.0499999999999998	2.5499999999999998	
Velocidade x Tempo
Tmedio (s) 2	
100	200	300	400	500	0.13335	0.19574000000000014	0.24237	0.2816300000000001	0.31589000000000034	V (V) 	
0.55000000000000004	1.05	1.55	2.0499999999999998	2.5499999999999998	
Velocidade x Tempo
Tmedio (s) 2	
100	200	300	400	500	0.13335	0.19574000000000014	0.24237	0.2816300000000001	0.31589000000000034	V (V) 	
0.55000000000000004	1.05	1.55	2.0499999999999998	2.5499999999999998	
Velocidade x Tempo
Tmedio (s)	
100	200	300	400	500	0.12420000000000009	0.18961000000000014	0.23671000000000014	0.27723000000000003	0.3113500000000004	V (V) 	
0.55000000000000004	1.05	1.55	2.0499999999999998	2.5499999999999998F vs ∆x
0.5	1	1.5	2	2.5	Y = 16,568x + 0,0404
0.5	1	1.5	2	2.5	Y = 81,75x - 0,0195
0.5	1	1.5	2	2.5	
1