ATIVIDADE PRATICA Estática e cinemática

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Física – Estática e cinemática
Samuel Angelo Machado
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OBJETIVO
01) Aplicar O Conceito De Torque.
O torque é uma grandeza física fundamental para entender a tendência de uma força rotacional em girar um objeto em torno de um eixo, como exemplificado na figura 01.
Embora Arquimedes não tenha criado esse princípio, seus estudos contribuíram para a ideia da alavanca e seu princípio, que é baseado no torque. Ele explicou que o torque aplicado a uma alavanca depende da força aplicada e da distância do ponto de aplicação até o ponto de rotação. 
Figura 01 
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
fonte:https://www.slideserve.com/celine/equil-brio-de-corpos-extensos
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OBJETIVO
01)Utilizando o conceito de torque na prática, podemos ilustrar com a figura 02 um exemplo claro. 
Trata-se de uma gangorra em equilíbrio de rotação, que ao receber um peso de 10kg em uma das extremidades, tende a girar no sentido em que a carga foi aplicada - neste caso, no sentido horário em relação ao eixo da gangorra.
Analisando o contexto e a figura, podemos afirmar que há um torque positivo atuando.
Figura 02 
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
fonte:https://phet.colorado.edu/sims/html/balancing-act/latest/balancing-act_all.html?locale=pt_BR
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OBJETIVO
2) Determinar como calcular o valor de uma massa pelo principio de equilibrio de rotação.
Para calcular o valor de uma massa desconhecida pelo Princípio de Equilíbrio de Rotação, é necessário utilizar a equação:
m1.d1 = m2.d2
Onde m1 é a massa desconhecida, d1 é a distância do ponto de apoio até a massa desconhecida, m2 é a massa conhecida e d2 é a distância do ponto de apoio até a massa conhecida. 
Ex: Aqui temos um equilibrio de rotação, porem temos uma massa desconhecida “A” representado por “m1”.
Aplicando os valores que temos na equacao: 
m1.d1 = m2.d2
Teremos:
m1.1=10.2
m1.1=20
m1=20/1
m1=20
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
fonte:https://phet.colorado.edu/sims/html/balancing-act/latest/balancing-act_all.html?locale=pt_BR
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 METODOLOGIA
1) Abra seu navegador da internet e acesse o site: https://phet.colorado.edu/pt_BR/
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
 METODOLOGIA
2) Clique na opção simulador e depois em Física.
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
 METODOLOGIA
3)Procure pela simulaçao: Balanço. Depois clique na mesma.
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
 METODOLOGIA
4)Clique no botão “play” para rodar a simulação.
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
 METODOLOGIA
5)Selecione Laboratório de Equilíbrio.
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
 METODOLOGIA
6)Pronto, agora você está no ambiente de simulação:
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
 METODOLOGIA
7) Vamos entender a função de cada item:
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
 METODOLOGIA
Opção 1: Mostra o valor das massas conhecidas, a força de cada objeto e o nível.
Obs:ativei o nível para termos a certeza que em cada operação estejamos em Equilíbrio.
Opção 2: Mostra réguas ou a posição em números de cada objeto. Em nossa prática, deixe 
posicionado a opção “Réguas”.
Opção 3: Nesse quadro há as massas que serão usadas em nossa prática. Clique algumas vezes na 
flecha na direita até encontrar massas em formato de presente, chamadas de “Objetos Misteriosos”.
Opção 4: A simulação começa com a opção de dois pilares de cada lado. Aperte para mudar deixando 
no estilo gangorra.
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
 METODOLOGIA
8) A primeira etapa da prática é calcular a massa do Objeto Misterioso A, para isso, a sugestão é 
posicionar a massa de 10kg a 1 metro do eixo de rotação e o objeto misterioso a 0,5m do eixo. Note 
que o sistema está em equilíbrio. Portanto, usando a somatória dos torques igual a zero, é possível 
calcular a massa de A.
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
Aqui temos um equilibrio de rotação, porem temos uma massa desconhecida “A” representado por “mA”.
Aplicando os valores que temos na equacao: 
m1.d1 = m2.d2
Teremos:
mA.0,5 = 10.1
mA.0,5 = 10
mA = 10/0,5
mA = 20 kg
Analisando cuidadosamente a imagem em questão, podemos dizer que a massa "A" exerce uma força no sentido anti-horário sobre a alavanca. Dessa forma, concluímos que o torque resultante é negativo. 
mA = -20kg
 METODOLOGIA
9) Na sequência, determine a massa do Objeto Misterioso B. Para isso a sugestão é deixar o objeto 
A à 0,5m do eixo de rotação e o corpo B a 2 metros
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
Aqui temos um equilibrio de rotação, porem temos uma massa conhecida “A” e uma massa desconhecida “B” que vamos representar por “mB”.
Aplicando os valores que temos na equacao: 
m1.d1 = m2.d2
Teremos:
mB.2 = 20.0,5
mB.2 = 10
mB = 10/2
mB = 5kg
Analisando cuidadosamente a imagem em questão, podemos dizer que a massa "B" exerce uma força no sentido horário sobre a alavanca. Dessa forma, concluímos que o torque resultante é positivo.
mB = 5kg
 METODOLOGIA
10) Com o resultado do item 8 e 9, responda: 
a) Qual o valor de mA + mB = ?
-20 + 5 = -15kg
Portanto mA + mB = -15kg
b) Sabendo que mC = 3.mB, qual o valor de mC?
mC = 3.mB
mC = 3.5
mC = 15kg
Portanto mC = 15kg
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
c) Verifique o resultado da alternativa b) usando a gangorra como uma balança de rotação. Ou seja, 
busque uma massa que equilibre o valor de mC.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
8)Aqui temos um equilibrio de rotação, porem temos uma massa desconhecida “A” representado por “mA”.
Aplicando os valores que temos na equacao: 
m1.d1 = m2.d2
Teremos:
mA.0,5 = 10.1
mA.0,5 = 10
mA = 10/0,5
mA = 20 kg
Analisando cuidadosamente a imagem em questão, podemos dizer que a massa "A" exerce uma força no sentido anti-horário sobre a alavanca. Dessa forma, concluímos que o torque resultante é negativo. 
mA = -20kg
9)Aqui temos um equilibrio de rotação, porem temos uma massa conhecida “A” e uma massa desconhecida “B” que vamos representar por “mB”.
Aplicando os valores que temos na equacao: 
m1.d1 = m2.d2
Teremos:
mB.2 = 20.0,5
mB.2 = 10
mB = 10/2
mB = 5kg
Analisando cuidadosamente a imagem em questão, podemos dizer que a massa "B" exerce uma força no sentido horário sobre a alavanca. Dessa forma, concluímos que o torque resultante é positivo.
mB = 5kg
10) Com o resultado do item 8 e 9, responda: 
a) Qual o valor de mA + mB = ?
-20 + 5 = -15kg
Portanto mA + mB = -15kg
b) Sabendo que mC = 3.mB, qual o valor de mC?
mC = 3.mB
mC = 3.5
mC = 15kg
Portanto mC = 15kg
CONCLUSÕES
- A compreensão do equilíbrio de corpos é fundamental no campo da física, pois permite entender como os objetos se mantêm em repouso ou movimento uniforme.
- Existem dois tipos de equilíbrio: estático e dinâmico, sendo o primeiro relacionado a objetos em repouso e o segundo a objetos em movimento uniforme.
- Para que um objeto esteja em equilíbrio estático, é necessário que as forças que atuam sobre ele estejam equilibradas, resultando em uma força resultante nula.
- Existem três tipos de equilíbrio estático: estável, instável e indiferente, cada um com suas características específicas.
- Para analisar o equilíbrio de corpos, é importante utilizar conceitos como centro de massa, momento de uma força, torque e condições de equilíbrio, que envolvem o somatório das forças e o somatório dos torques.
Prática 1 – Equilíbrio de corpos
OBJETIVO
A prática de "Aplicar a segunda lei de Newton em um sistema com força de atrito presente" tem como objetivo principal a compreensão do conceito de força de atrito e sua relação com a segunda lei de Newton. 
Além disso, busca-se a realização de cálculos envolvendo força, massa e aceleração em sistemas com força de atrito presente, a observação de como a força de atrito afeta a aceleração de um objeto, a comparação dos resultados experimentais com os valores teóricos obtidos a partir da aplicação da segunda lei de Newton e a análise de como diferentes valores de coeficiente de atrito e massa dos objetos influenciamna força de atrito e na aceleração do sistema.
 
Expressão Matemática Da Segunda Lei De Newton 
Prática 2 – Força de Atrito
fonte: https://blogdoenem.com.br/leis-de-newton-simulado-enem/
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Compreender o conceito de atrito cinético e sua relevância na física e tambem em nosso dia a dia.
Identificar os fatores que influenciam o coeficiente de atrito cinético, tais como o tipo de superfície e a força aplicada. 
Realizar experimentações para mensurar o coeficiente de atrito cinético e analisar os resultados obtidos. 
 
Comparar o coeficiente de atrito cinético entre diferentes superfícies e observar sua variação com a aplicação de forças distintas.
Por fim, utilizar o conhecimento adquirido na teoria e prática para aplicar em situações reais num futuro próximo. 
Visando o aprimoramento do conhecimento e sua aplicação prática.
Prática 2 – Força de Atrito
OS OBJETIVOS PRIMORDIAIS DA PRÁTICA DE DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE ATRITO CINÉTICO SÃO MÚLTIPLOS:
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Tem como objetivos primordiais a compreensão conceitual e a importância do atrito estático em nosso cotidiano, bem como o conhecimento dos métodos de cálculo do coeficiente de atrito estático. Além disso, é fundamental aprender a realizar experimentos para medir o coeficiente de atrito estático entre diferentes superfícies, analisando os fatores que influenciam essa grandeza, como o tipo de superfície e a força normal . 
 
Por fim, é possível aplicar os conhecimentos adquiridos em situações práticas, como no projeto de equipamentos que envolvem o atrito entre superfícies. De forma acadêmica, esses objetivos são essenciais para nosso aprimoramento como alunos e futuros profissionais.
Prática 2 – Força de Atrito
A prática de calcular o coeficiente de atrito estático
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 METODOLOGIA
1) Abra seu navegador da internet e acesse o site: https://phet.colorado.edu/pt_BR
2) Clique na opção Simulações e depois em Física.
3) Procure pela simulação: Forças e Movimento: Noções Básicas. Depois clique na mesma
4) Clique no botão “play” para rodar a simulação.
5) Na sequência, você deve clicar na terceira opção de modo simulação, intitulada “Atrito”.
6) Pronto, agora você está no simulador de Forças e Movimento: Noções Básicas
Prática 2 – Força de Atrito
 METODOLOGIA
7) Vamos entender o que é cada opção da simulação
Opção 1: Nesse quadro consta alguns itens que podem auxiliar na simulação, para nossa atividade, 
selecione todos os quadrados, mas não altere nada na opção de atrito.
Opção 2: Usando o cursor do mouse você pode movimentar o objeto, empurrando o boneco em 
direção a caixa.
Opção 3 e 4: Essas duas opções mostram alguns objetos e, quando selecionado o quadrado Valores 
na opção 1, revela a massa de cada objeto. Em nossa prática vamos começar usando o cesto de 
lixo (100kg), depois usaremos o objeto desconhecido, que é o presente.
Opção 5: Nessa opção podemos regular a intensidade da força aplicada. Por meio dessa opção que 
vamos identificar o valor da força de destaque
8) Nossa atividade será dividida em algumas etapas. Portanto, siga a rigor cada procedimento.
a) Deixe as seguintes opções marcadas e coloque a lata de lixo como objeto no centro:
Prática 2 – Força de Atrito
 METODOLOGIA
Eleve a força do boneco até atingir o início do movimento. A força que faz com que atue a força 
de atrito cinética no objeto é de 251 N. Junto a esse resultado, a força de atrito cinética aparece 
também, marcando 188 N. Portanto, sabendo desses dados, utilize a segunda lei de Newton para 
determinar a aceleração.
a =Fat/m
a = 188/100
a = 1,88 m/s²
Portanto o resultado da aceleração é: a = 1,88 m/s²
b) Sabendo do valor da força de atrito, registrada pelo simulador, calcule o coeficiente de atrito cinético
Uac = Fat/Fn
Uac = 188/1000
Uac = 0,188 
Portanto o coeficiente de atrito cinético é: Uac = 0,188
Prática 2 – Força de Atrito
 METODOLOGIA
c) Admitindo que a força de destaque é aquele número que antecede a força que consegue 
movimentar o objeto, determina o coeficiente de atrito estático, uma vez que nessa situação a força 
de atrito estática é igual a força de destaque
Portanto a força de Destaque é: 250N
d) Substitua a lata de lixo pelo objeto desconhecido, no caso o presente. Aumentando gradativamente 
a força do boneco sobre o presente, observamos que o valor da força que antecede o movimento do 
corpo é 126N. Sendo assim, já calculado no item anterior o coeficiente de atrito estático, determine a 
massa do objeto desconhecido.
m = Fat/g.Uac
m = 94/10.0,188
m = 94/1,88
m = 50 kg
 
Portanto a massa do objeto desconhecido é: m = 50 kg
Prática 2 – Força de Atrito
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Prática 2 – Força de Atrito
8)
a)
a =Fat/m
a = 188/100
a = 1,88 m/s²
O resultado da aceleração é: a = 1,88 m/s²
8)
b)
Uac = Fat/Fn
Uac = 188/1000
Uac = 0,188 
O coeficiente de atrito cinético é: Uac = 0,188
8)
c)
A força de Destaque é de 250N
8)
d)
m = Fat/g.Uac
m = 94/10.0,188
m = 94/1,88
m = 50 kg
 
Amassa do objeto desconhecido é: m = 50 kg
CONCLUSÕES
- A força de atrito é uma consequência natural quando dois corpos estão em contato e um deles está em movimento em relação ao outro ou há uma tendência de movimento. É importante destacar que existem dois tipos de força de atrito: a estática e a cinética. A força de atrito estática é a resistência que impede o início do movimento, enquanto a força de atrito cinética atua quando há o movimento entre os corpos.
- A intensidade da força de atrito depende do coeficiente de atrito entre os corpos
- Compreender a força de atrito é essencial para a compreensão de muitos fenômenos físicos Por isso, é fundamental estudar e entender os diferentes tipos de força de atrito e suas aplicações práticas.
Prática 2 – Força de Atrito
A prática de estabelecer um valor de altura como referência para a medição da velocidade tem como meta possibilitar a análise do movimento de um objeto em queda ou lançado verticalmente. Dessa forma, é possível determinar com precisão a velocidade em um momento determinado do movimento, viabilizando uma avaliação profunda da dinâmica do objeto em questão.
O propósito da atividade de calcular a energia cinética associada a uma massa específica é viabilizar a avaliação do deslocamento de um objeto em termos de sua energia cinética, o que possibilita a identificação da quantidade de energia que o objeto detém em função de sua movimentação.
O objetivo da prática de usar a conservação da energia para calcular o valor da velocidade para qualquer valor de altura é possibilitar a análise da relação entre energia potencial gravitacional e energia cinética em um movimento de queda livre ou lançamento vertical, permitindo a determinação da velocidade em qualquer ponto do movimento com base na conservação da energia mecânica total.
Prática 3 – Energia cinética e potencial gravitacional
fonte:https://slideplayer.com.br/amp/3062405/
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 METODOLOGIA
1) Abra seu navegador da internet e acesse o site: https://phet.colorado.edu/pt_BR
2) Clique na opção Simulações e depois em Física.
3) Procure pela simulação: Forças e Movimento: Energia na Pista de Skate: Básico. Depois clique na 
mesma
4) Clique no botão “play” para rodar a simulação.
5) Na sequência, você deve clicar na terceira opção de modo simulação, intitulada “Intro”
6) Pronto, agora você está no simulador de Forças e Movimento: Energia na Pista de Skate: Básico.
7) Vamos entender o que é cada opção da simulação
Opção 1: Nesse quadro você pode ter uma representação em forma de barras e setorial da alternância 
entre energia cinética e potencial gravitacional. Além disso, mostra também a grade e um velocímetro 
sem valores em escala.
Em nossa atividade, vamos usar apenas a opção grade. Não utilize a opção velocidade, uma vez que 
os dados não correspondem aos registrados pelo velocímetro.
8) Com a opção Mostrar Grade selecionada, eleve o skatista até a posição de 5m de altura.
Prática 3 – Energia cinética e potencial gravitacional
 METODOLOGIA
1)Determine a velocidade que ele atinge no ponto mais baixo da trajetória. Para isso, utilize a 
conservação da energia mecânica. Em outras palavras: Emi = Emf
V² = 2.g.h
V² = 2.10.5
V² = 100
V = √100
V = 10 m/s
Portanto o valor da velocidade é: V = 10 m/s
Lembre-se que energia mecânica é a soma das energias cinética com potencial gravitacional. 
Dependendo da posição uma ou outra podem valer zero.
2) Calcule a velocidade do skatista a uma altura de 2 metros. Para isso compare a energia mecânica 
do ponto mais baixo da trajetória com a da altura de ℎ = 2m.
V² = 2.g.h
V² = 2.10.2
V = √40
V = 6,32 m/s
Portanto o valor da velocidade é: V = 6,32 m/s
Prática 3 – Energia cinética e potencial gravitacional
 METODOLOGIA
3) Assumindo que a massa do skatista seja de 60 kg, qual é a energia cinética do mesmo quando 
atinge o ponto mais baixo da trajetória saindo de uma altura de 5 metros?
m.g.h = m.V² /2
60.10.5 = 60.V² /2 
3000/60 = V²/2
50 = V²/2
V² = 50.2 
V = √100
V = 10 m/s
Portanto o valor da velocidade é: V = 10 m/s
Prática 3 – Energia cinética e potencial gravitacional
fonte:https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-skate-park-basics/latest/energy-skate-park-basics_all.html?locale=pt_BR
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Prática 3 – Energia cinética e potencial gravitacional
1)
V² = 2.g.h
V² = 2.10.5
V² = 100
V = √100
V = 10 m/s
Portanto o valor da velocidade é: V = 10 m/s
2)
V² = 2.g.h
V² = 2.10.2
V = √40
V = 6,32 m/s
Portanto o valor da velocidade é: V = 6,32 m/s
3)
m.g.h = m.V² /2
60.10.5 = 60.V² /2 
3000/60 = V²/2
50 = V²/2
V² = 50.2 
V = √100
V = 10 m/s
Portanto o valor da velocidade é: V = 10 m/s
CONCLUSÕES
- A energia cinética é a energia associada ao movimento de um objeto.
- A fórmula para calcular a energia cinética é E = 1/2mv², onde m é a massa do objeto e v é a sua velocidade.
- A energia cinética é diretamente proporcional à massa e ao quadrado da velocidade do objeto.
- Quando um objeto desacelera, sua energia cinética é convertida em outras formas de energia, como calor ou trabalho.
- A energia potencial gravitacional é a energia que um objeto possui devido à sua posição em um campo gravitacional.
- A fórmula para calcular a energia potencial gravitacional é E = mgh, onde m é a massa do objeto, g é a aceleração da gravidade e h é a altura a partir do solo.
- A energia potencial gravitacional aumenta à medida que a altura do objeto em relação ao solo aumenta.
- Quando um objeto cai, sua energia potencial gravitacional é convertida em energia cinética. Ao subir, a energia cinética do objeto é convertida em energia potencial gravitacional.
Prática 3 – Energia cinética e potencial gravitacional