Relatório Forcas Impulsivas

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Nomes: Deborah Camilly Carvalho Moreira Turma: PU9A 
Pedro Henrique Santos Passos Braga Realizado em: 24/11/2022 
 
FORÇAS IMPULSIVAS 
Objetivo: Medir e analisar a força de tração sobre um fio a ser esticado. 
Teoria Básica Resumida: 
O impulso é uma grandeza física vetorial definida pelo produto da força média 
aplicada sobre um corpo pelo intervalo de tempo. A ideia de impulso também 
está intimamente ligada ao conceito de quantidade de movimento. 
Há várias situações em que a força resultante que atua sobre um objeto varia 
com o tempo e, em algumas delas, essa variação pode ocorrer em um intervalo 
de tempo muito curto. Na verdade, o impulso está relacionado não só à 
intensidade da força atuante, mas também à duração temporal que essa força 
tem quando atua. 
De acordo com a segunda Lei de Newton, um estado de uma partícula é 
alterado quando uma força resultante F atua sobre ela, chamada de 
momentum. 
Diante disso, considerando o momento linear de um corpo que muda de 𝑝𝑖, 
para 𝑝𝑓 em dados instantes 𝑡𝑖 e 𝑡𝑓,a variação ∆𝑝 do momento linear é 
demonstrado como: 
∆𝒑 = 𝒑𝒇 − 𝒑𝒊 = ∫ 𝑭𝒅𝒕
𝒕𝒇
𝒕𝒊
 
Sendo vetor de impulso definido como 
𝐼 = ∫ 𝑭𝒅𝒕
𝒕𝒇
𝒕𝒊
 
Concluímos que o impulso da força resultante F que atua sobre uma partícula é 
igual à 𝑰 = ∆𝒑. 
 
Material: 
 Computador; 
 Interface; 
 sensor de força; 
 suporte; 
 fio de algodão com um peso pendurado (𝑚 = 96,9 ± 0,1 𝑔); 
 fio de nylon com um peso pendurado (𝑚 = 95,7 ± 0,1 𝑔); 
 régua. 
Procedimentos: 
1. Configurar a interface no computador, conforme instruções na mesa e 
instruções dadas pelo professor, de forma que seja possível adquirir os 
dados de forma correta; 
2. No suporte, pendurar o fio de algodão contendo um peso em sua 
extremidade; 
3. Zerar o sensor de força; 
4. Medir e anotar a altura inicial do fio; 
5. Posicionar o objeto a uma altura de 20cm; 
6. Iniciar o programa no computador e em seguida soltar o fio. 
7. Observar o gráfico formado, buscando encontrar uma curva que se 
adeque a necessidade do experimento; 
8. Coletar na própria interface a tabela de dados obtidas no experimento; 
9. Calcular a área da curva dada; 
10. Repetir os procedimentos 2 ao 9 com o fio de nylon. 
 
Dados: 
Após coletar as tabelas de dados, foi possível realizar o gráfico no Scidavis, e 
calcular a área da curva, conforme visto nos gráficos abaixo. 
 
Area = - 0,315296 
h1 = 89,5 cm (Altura inicial do fio esticado) 
h2 = 69,5 cm (Altura da qual o fio foi solto) 
m = 96,9 g = 0,0969 kg 
 
 
Area = - 0,24981 
h1 = 92,0 cm (Altura inicial do fio esticado) 
h2 = 72,0 (Altura da qual o fio foi solto) 
m = 95,7 g = 0,0957 kg 
 
Análise: 
Inicialmente, temos que 
𝐹𝑑𝑡 = ∆𝑝 
Sendo 𝐹𝑑𝑡 , o valor encontrado referente a área das curvas, já dada pela 
Interface e pelo Scidavis, podendo ser representada pelo valor do Impulso, e 
sendo ∆𝑝 o produto da massa pela velocidade. 
Dessa forma, temos: 
𝐼 = 𝑚𝑣𝑓 − 𝑚𝑣𝑖 
Onde a massa e o impulso, são valores conhecidos e já listados no item 
anterior do relatório. 
Sendo 𝑣𝑖 = √2𝑔ℎ, 
Onde: 
h = 20,0 cm = 0,2 m 
g = 9,78 𝑚/𝑠2 
𝑣𝑖 = √2 ∗ 9,78 ∗ 0,2 = 1,96 m/s 
 
Para calcular a força resultante da velocidade do objeto no instante em que o 
fio de algodão (𝑣𝑓) exerce força sobre ele: 
𝐼 = 𝑚𝑣𝑓 − 𝑚𝑣𝑖 
−0,315296 = 0,0969𝑣𝑓 − 0,0969 ∗ 1,96 
−0,315296 = 0,0969𝑣𝑓 − 0,189924 
−0,125372 = 0,0969𝑣𝑓 
𝑣𝑓 =
−0,125372
0,0969
 
 𝑣𝑓 = −1,29382869 𝑚/𝑠 
 
Força resultante da velocidade do objeto no instante em que o fio de nylon 
(𝑣𝑓) exerce força sobre ele, utilizamos o mesmo valor de 𝑣𝑖 do objeto anterior, 
visto que ambos os fios foram utilizados a altura de 20cm. Logo: 
𝐼 = 𝑚𝑣𝑓 − 𝑚𝑣𝑖 
−0,24981 = 0,0957𝑣𝑓 − 0,0957 ∗ 1,96 
−0,24981 = 0,0957𝑣𝑓 − 0,187572 
−0,062238 = 0,0957𝑣𝑓 
𝑣𝑓 =
−0,062238
0,0957
 
 𝑣𝑓 = −0,650344828 𝑚/𝑠 
 
 Com os dados dos gráficos acima, obtivemos os seguintes dados de tensão: 
 Algodão Nylon 
Valor máximo de tensão -30,7196 -21,9057 
Tempo de interação 0,743 0,784 
 
 
Para obter o valor da Perda Percentual de Energia, utilizamos a seguinte 
fórmula: 
𝐸𝑐𝑓 = 
𝑚𝑣𝑓
2
2
 𝐸𝑐𝑖 = 
𝑚𝑣𝑖
2
2
 
 
Para o fio de algodão: 
𝐸𝑐𝑓 = 
0,0969 ∗ 1,292
2
= 0,080 
𝐸𝑐𝑖 = 
0,0969 ∗ 1,962
2
= 0,19 
0,19 − 100% 
0,080 − 𝑋 
𝑋 = 42,1% 
100 − 42,1 = 57,9% 
Foi perdido 57,9% de energia nesse processo. 
 
Para o fio de nylon: 
𝐸𝑐𝑓 = 
0,0957 ∗ 0,652
2
= 0,020 
𝐸𝑐𝑖 = 
0,0957 ∗ 1,962
2
= 0,19 
0,19 − 100% 
0,020 − 𝑋 
𝑋 = 10,5% 
100 − 10,5 = 89,5% 
Foi perdido 89,5% de energia nesse processo. 
 
 
 
Com base nesse gráfico, e nos que obtivemos com o experimento, podemos 
observar que a curva II se parece mais com a curva obtida com o fio de nylon. 
Dessa forma, a corda mais conveniente para o salto, seria a da curva II, onde 
pode se observar uma desaceleração mais atenuada. 
 
 
Discussão e fechamento: 
Podemos concluir experimentalmente, através dos gráficos da Força (N) em função do Tempo 
(s) tanto do fio de algodão quanto do fio de nylon, que é possível determinar as áreas dos 
gráficos, ou seja, o valor do impulso, para o fio de algodão de -0,315296(N) e do nylon foi de -
0,24981(N). Também foi possível calcular a velocidade do objeto no instante em que ele 
começa a ser puxado pelo fio e a velocidade do objeto no instante em que o fio deixa de 
exercer força sobre ele. Além disso, calculou-se a perda percentual de energia nesse processo 
e percebeu-se que o do nylon possui maior valor de perda devido a sua capacidade elástica 
maior que o algodão. Já com relação a tensão máxima obtidas pela análise gráfica, observou-se 
que o algodão tem maior valor de tensão comparado ao nylon devido ao algodão possuir 
menores valores para potencial elástico. Dessa forma, nos cálculos correspondentes ao fio de 
nylon, é possível perceber que há mais energia dissipada que no fio de algodão. Dessa forma, 
com esse experimento, foi possível entender o Impulso exercido sobre o fio de algodão e 
nylon.