AV1 Fisica dinamica e termodinamica Junioemerson

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AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
FASE 1 – LEI DE HOOKE
			Preencha a tabela 1 abaixo com os dados encontrados durante esta fase do experimento.
	n
	X0 (m)
	Xn (m)
	ΔX = Xn - X0 (m)
	Fn (N)
	0
	0,034
	-
	-
	-
	1
	0,050
	0,016
	0,490
	2
	0,066
	0,032
	0,981
	3
	0,082
	0,048
	1,471
	4
	0,098
	0,064
	1,962
Tabela 1 – Dados experimentais de lei de Hooke
A equação da Lei de Hooke é utilizada para calcular a constante elástica da mola:
𝐹 = 𝑘 ∆𝑥
Onde:
F = Força aplicada (N)
K = Constante elástica da mola (N/m)
∆X = Alongamento ou deformação da mola (m) quando submetida a ação dos pesos
A força aplicada neste experimento é a força peso, que é o produto da massa dos discos que estão na mola pela aceleração da gravidade (9,81 m/s²).
𝐹 = 𝑚 𝑔
Diante dos resultados obtidos, calcule a constante elástica da mola M1
𝑘𝑀1 =1,962/0,064 = 30,65N/m
			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? Função de primeiro grau ou função linear
			O que representa o coeficiente angular (ou declividade) do gráfico F versus
∆X? Representa a constante elastica K
			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.”.
Conforme observações esta afirmação está correta.
			Qual mola possui a maior constante elástica? Compare seus resultados!
	(K) mola 1
	(K) mola 2 
	(K) mola 3
	30,65 N/m
	40,87 N/m
	35,03 N/m
Conforme observações, a mola que contem a maior constante elástica (K) é a mola 2 do experimento.
FASE 2 – ASSOCIAIÃO DE MOLAS EM SÉRIE
	Preencha a tabela abaixo com os dados encontrados durante esta fase do experimento.
	n
	X0 (m)
	Xn (m)
	ΔX = Xn - X0 (m)
	Fn (N)
	0
	0,118
	-
	-
	-
	1
	0,145
	0,027
	0,490
	2
	0,172
	0,054
	0,981
	3
	0,199
	0,082
	1,471
	4
	0,226
	0,108
	1,962
Tabela 2 – Dados experimentais de associação de molas em série
A equação da Lei de Hooke é utilizada para calcular a constante elástica do conjunto de molas:
𝐹 = 𝑘𝑟 ∆𝑥𝑟
Onde:
F = Força aplicada (N)
Kr = Constante elástica do conjunto de molas em série (N/m)
∆Xr = Alongamento ou deformação do conjunto de molas (m) quando submetida a ação dos pesos
A força aplicada neste experimento é a força peso, que é o produto da massa dos discos que estão no conjunto de molas pela aceleração da gravidade (9,81 m/s²).
𝐹 = 𝑚 𝑔
Diante dos resultados obtidos, calcule a constante elástica do conjunto de molas M1 e M2.
𝑘𝑟(𝑀1→𝑀2) =17,51N/m
É possível também relacionar as constantes de cada uma das molas do conjunto em série:
𝑀𝑜𝑙𝑎 𝑀1 ∴ 𝐹1 = 𝑘1 ∆𝑥1 ∴ ∆𝑥1 =
𝐹1
 
𝑘1
𝑀𝑜𝑙𝑎 𝑀2 ∴ 𝐹2 = 𝑘2 ∆𝑥2 ∴ ∆𝑥2 =
𝐹2
 
𝑘
2
Como a mesma força atua em cada mola e as deformações estão relacionadas por:
∆𝑥𝑟 = ∆𝑥1 + ∆𝑥2
Então:
𝐹
 =
𝑘𝑟
𝐹
 
𝑘1
𝐹
 2 
+ 𝑘
1
 ∴	=
𝑘𝑟
1
 
𝑘1
1
 2 
+ 𝑘
Onde:
Kr = Constante elástica do conjunto de molas em série (N/m) K1 = Constante elástica da mola M1 (N/m)
K2 = Constante elástica da mola M2 (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) =71,52N/m
	Os resultados obtidos para a constante elástica do conjunto em série foram os mesmos para as duas formas de cálculo?
Não! Os resultados foram diferentes.
	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?
É uma função linear de primeiro grau.
	A constante k é a mesma para qualquer conjunto em série? Em caso negativo, qual conjunto obteve a maior constante elástica resultante?
Não. O conjunto que obteve a maior constante elástica (K), foi o conjunto da mola 2 e mola3.
	Comente sobre a relação entre as constantes das molas obtidas na parte I deste roteiro e os resultados das configurações em série.
Podemos verificar que na primeira parte temos uma constante (K) com um valor maior, devid as molas não estarem em série a sua rigidez é maio. Na associação em série das molas, a constante elástica (K) tem um valor reduzido o que implica numa mola mais deformavel.
FASE 3 – ASSOCIAIÃO DE MOLAS EM PARALELA
	Preencha a tabela abaixo com os dados encontrados durante esta fase do experimento.
	n
	X0 (m)
	Xn (m)
	ΔX = Xn - X0 (m)
	Fn (N)
	0
	0,30
	-
	-
	-
	1
	0,034
	0,004
	0,490
	2
	0,038
	0,008
	0,981
	3
	0,042
	0,012
	1,471
	4
	0,046
	0,016
	1,962
Tabela 3 – Dados experimentais de associação de molas em paralelo
A equação da Lei de Hooke é utilizada para calcular a constante elástica do conjunto de molas:
𝐹 = 𝑘𝑟 ∆𝑥𝑟
Onde:
F = Força aplicada (N)
Kr = Constante elástica do conjunto de molas em paralelo (N/m)
∆Xr = Alongamento ou deformação do conjunto de molas (m) quando submetida a ação dos pesos
A força aplicada neste experimento é a força peso, que é o produto da massa dos discos que estão no conjunto de molas pela aceleração da gravidade (9,81 m/s²).
𝐹 = 𝑚 𝑔
Diante dos resultados obtidos, calcule a constante elástica do conjunto de molas M1 e M2.
𝑘𝑟(𝑀1→𝑀2) =122,62 N/m
É possível também relacionar as constantes de cada uma das molas do conjunto em paralelo:
𝑀𝑜𝑙𝑎 𝑀1 ∴ 𝐹1 = 𝑘1 ∆𝑥1
𝑀𝑜𝑙𝑎 𝑀2 ∴ 𝐹2 = 𝑘2 ∆𝑥2
Pela resultante de forças, é possível inferir que:
𝐹𝑟 = 𝐹1 + 𝐹2
Então:
𝑘𝑟∆𝑥𝑟 = 𝑘1∆𝑥1 + 𝑘2∆𝑥2
Onde:
Kr = Constante elástica do conjunto de molas em paralelo (N/m) K1 = Constante elástica da mola M1 (N/m)
K2 = Constante elástica da mola M2 (N/m)
∆Xr = Alongamento ou deformação do conjunto de molas (m) quando submetida a ação dos pesos
∆X1 = Alongamento ou deformação da mola M1 (m) quando submetida a ação dos pesos
∆X2 = Alongamento ou deformação da mola M2 (m) quando submetida a ação dos pesos
Como as deformações das molas e do conjunto são as mesmas, pode-se inferir que:
𝑘𝑟 = 𝑘1 + 𝑘2
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) = 71,52N/m
	Os resultados obtidos para a constante elástica do conjunto em paralelo foram os mesmos para as duas formas de cálculo?
Não. Os reultados foram diferentes.
	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? É uma função linear de primeiro grau.
	A constante k é a mesma para qualquer conjunto em paralelo? Em caso negativo, qual conjunto obteve a maior constante elástica resultante?
Sim. A constante (K) é a mesma para todos os conjuntos.
	Comente sobre a relação entre as constantes das molas obtidas na parte I deste roteiro e os resultados das configurações em paralelo.
Podemos notar que no primeiro experimento a constante (K) foi menor. Portanto devemos utilizar a asociação em paralelo se desejarmos uma constante elástica maior.
	Preencha a tabela abaixo com os dados encontrados durante esta fase do experimento.
	n
	X0 (m)
	Xn (m)
	ΔX = Xn - X0 (m)
	Fn (N)
	0
	0,030
	-
	-
	-
	1
	0,034
	0,004
	0,490
	2
	0,038
	0,008
	0,981
	3
	0,042
	0,012
	1,471
	4
	0,046
	0,016
	1,962
Tabela 4 – Dados experimentais de associação de 3 molas em paralelo
A equação da Lei de Hooke é utilizada para calcular a constante elástica do conjunto de molas:
𝐹 = 𝑘𝑟 ∆𝑥𝑟
Onde:
F = Força aplicada (N)
Kr = Constante elástica do conjunto de molas em paralelo (N/m)
∆Xr = Alongamento ou deformação do conjunto de molas (m) quando submetida a ação dos pesos
A força aplicada neste experimento é a força peso, que é o produto da massa dos discos que estão no conjunto de molas pela aceleração da gravidade (9,81 m/s²).
𝐹 = 𝑚 𝑔
Diante dos resultados obtidos, calcule a constante elástica do conjunto demolas M1 , M2 e M3.
𝑘𝑟(𝑀1→𝑀2→𝑀3) = 122,62 N/m
É possível também relacionar as constantes de cada uma das molas do conjunto em paralelo:
𝑀𝑜𝑙𝑎 𝑀1 ∴ 𝐹1 = 𝑘1 ∆𝑥1
𝑀𝑜𝑙𝑎 𝑀2 ∴ 𝐹2 = 𝑘2 ∆𝑥2
𝑀𝑜𝑙𝑎 𝑀3 ∴ 𝐹3 = 𝑘3 ∆𝑥3
Pela resultante de forças, é possível inferir que:
𝐹𝑟 = 𝐹1 + 𝐹2 + 𝐹3
Então:
𝑘𝑟∆𝑥𝑟 = 𝑘1∆𝑥1 + 𝑘2∆𝑥2 + 𝑘3∆𝑥3
Onde:
Kr = Constante elástica do conjunto de molas em paralelo (N/m) K1 = Constante elástica da mola M1 (N/m)
K2 = Constante elástica da mola M2 (N/m)
K3 = Constante elástica da mola M3 (N/m)
∆Xr = Alongamento ou deformação do conjunto de molas (m) quando submetida a ação dos pesos
∆X1 = Alongamento ou deformação da mola M1 (m) quando submetida a ação dos pesos
∆X2 = Alongamento ou deformação da mola M2 (m) quando submetida a ação dos pesos
∆X3 = Alongamento ou deformação da mola M3 (m) quando submetida a ação dos pesos
Como as deformações das molas e do conjunto são as mesmas, pode-se inferir que:
𝑘𝑟 = 𝑘1 + 𝑘2 + 𝑘3
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) = 106,56N/m
	Os resultados obtidos para a constante elástica do conjunto em paralelo foram os mesmos para as duas formas de cálculo?
Não!
	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? É uma função linear de primeiro grau.
	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?
O conjunto que obteve maior constante foi o paralelo co 3 molas. com isso podemos concluir quanto mais molas no conjunto paralelo, maior será sua constante (K)
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
ENSAIANDO A PRIMEIRA ESFERA
	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.
A função que melhor descreve essa relção é a função quadrática.
	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.
A função que melhor descreve essa relção é a função linar.
	Compare os gráficos construídos anteriormente. Você observou alguma diferença entre eles? Se sim, qual o motivo desta diferença?
Sim. O primeiro gráfico apresenta uma pequena curvatura nos primeiros milimetros o que demostra a queda livre da esfera. O segundo apresenta um reta, o que demostra a velocidade em queda livre da esfera.
	 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
	(5)
	Em seguida compare os valores encontrados. Houve diferença nos valores encontrados? Se sim, o que você acha que proporcionou essa diferença?
Quando comparado os valores encontrados, observa-se uma pequena diferença, que foi proporcionado por tratar-se de um experimento com interferencia de controle manual, consequentemente gerando dados imprecisos.
	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)
	Construa o gráfico da “Velocidade x Tempo”. Qual o comportamento da velocidade?
Durante a evolução do tempo a velocidade vai aumentando
ENSAIANDO A SEGUNDA ESFERA
	Compare os valores obtidos para a aceleração da gravidade. Houve diferença nos valores encontrados? Explique-a.
Sim. Há difernça entre os valores encontrados, isto deve-se ao fato da diferença da massa e volume dos corpos em questão.
	Compare os gráficos de “Velocidade x Tempo” obtidos com as duas esferas. A velocidade varia igualmente para as duas esferas?
Sim! A velocidade varia igualmente para as duas esferas.
	Compare os tempos de queda das esferas. Explique o resultado!
Quando comparado os tempos de queda das esferas, identifica-se similaridade da proporção 
entre ambos, devido os corpos terem saído do mesmo ponto e com a mesma aceleração.
	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?
Certamente encontraria a mesma endencia nos resultados ou com suaves diferenças no comportamento do tempo, se o eperimento fosse realizado com uma esfera ainda menos do que a utilizada, pois o principio das leis são as mesmas.
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
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
	3,52
	Prateado
	0,1649
	0,999
	4,11
Para encontrar a velocidade V2, utilize a equação da energia cinética no instante 2 (projétil associado ao bloco), igualando- a com a energia potencial gravitacional.
Por fim, para determinar a velocidade do projétil (V1) antes da colisão com o pêndulo, utilize a equação da conservação da quantidade de movimento.
Depois disso, responda os questionamentos a seguir:
	Qual projétil atingiu a maior angulação? Justifique o resultado encontrado.
O projétil que conseguiu maior angulação foi o azul, como a esfera possui maior massa, então assim ele atinge maior angulação.
	Coloque em ordem crescente os ângulos atingidos em cada lançamento dos projéteis. O que você conclui acerca destes resultados?
A ordem das esferas crescente foi:
- Projétil 01, esfera prata: 23°
 -Projétil 02, esfera dourada: 28°
 -Projétil 01, esfera azul: 30°
Concluo que devido a massa do projétil, o ângulo fica cada vez maior.
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
	Qual foi o valor médio do alcance horizontal para os lançamentos realizados?
Foi de aproximadamente 25.8cm.
	Qual a velocidade da esfera metálica quando ela perde contato com a rampa?
Aproximadamente 0,577m/s
	No ensaio de colisão, duas circunferências são marcadas no papel ofício baseada nas marcações feitas pelas esferas. Identifique qual esfera metálica produziu cada circunferência.
Observando o ensaio, foi notado que quando ocorre a colisão entre as duas esferas, a esfera 01 é lançada para frente, sendo a responsável por produzir a circunferência de maior distância da rampa, a segunda esfera, foi responsável pro produzir a circunferência de menor distância do ponto lançado.
	Qual o alcance de cada esfera metálica no ensaio de colisão?
esfera 01 – 23,8cm
esfera 02 – 2,85cm
	Qual a velocidade de cada uma das esferas metálicas logo após a colisão?
Esfera 01 – 0,532m/s
esfera 02 – 0,063m/s
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