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RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTO - MECÂNICA MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO – MRUV ENGENHARIA AMBIENTAL Aluna: Géyssa Mycaelly Silvestre Cavalcante INTRODUÇÃO Nesta aula prática virtual de Física Geral e Experimental - Mecânica, foi utilizado um laboratório virtual para realizar um experimento relacionado ao movimento em um plano inclinado. O objetivo é determinar a aceleração de um objeto nesse cenário específico. Utilizei uma simulação virtual que me permitiu obter dados experimentais e realizar cálculos para comparar os resultados obtidos com a teoria. OBJETIVOS ❖ Utilizar um laboratório virtual para realizar um experimento relacionado ao movimento em um plano inclinado. ❖ Determinar a aceleração de um objeto em um plano inclinado virtual. ❖ Comparar os resultados experimentais com os valores teóricos esperados. METODOLOGIA EXPERIMENTAL: ❖ Foi acessado o laboratório virtual de Física Geral e Experimental - Mecânica que possui uma simulação de um plano inclinado. ❖ Familiarizei-me com a interface do laboratório virtual e encontrei a simulação do plano inclinado. ❖ Configurei os parâmetros da simulação, como a inclinação do plano e a massa do objeto. ❖ Posicionei o objeto no topo do plano inclinado e inicie a simulação. ❖ Observei o movimento do objeto e registrei o tempo que leva para percorrer uma determinada distância no plano inclinado. ❖ Repeti o procedimento mais duas vezes para obter uma média dos tempos registrados. RESULTADOS ENCONTRADOS S (m) t (s) t² (s²) 0,0000 0,0000 0,0000 0,0180 0,0266 0,0007 0,0360 0,0543 0,0029 0,0540 0,0796 0,0063 0,0720 0,1034 0,0107 0,0900 0,1262 0,0159 0,1080 0,1479 0,0219 0,1260 0,1688 0,0285 0,1440 0,1889 0,0357 0,1620 0,2083 0,0434 0,1800 0,2271 0,0516 AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 1. Construa o gráfico S x t (Espaço x Tempo). 2. Com base em seus conhecimentos, qual o tipo de função representada pelo gráfico “Espaço x Tempo”? Qual o significado do coeficiente angular (declividade da tangente) do gráfico construído? A função representada no gráfico mostra a relação entre a posição do objeto e o tempo a partir da posição inicial. O coeficiente angular dessa função indica a taxa de variação da posição em relação ao tempo, ou seja, representa a inclinação da reta em relação ao eixo das abscissas (x). Essa inclinação reflete a velocidade do objeto em movimento e pode indicar se o objeto está acelerando ou desacelerando. 3. Construa o gráfico S x t2 (Espaço x Tempo2). 4. Com base em seus conhecimentos, qual o tipo de função representada pelo gráfico “Espaço x Tempo2”? Qual o significado do coeficiente angular do gráfico construído? É uma função de 2º grau, que apresenta a posição do objeto a pontos de tempo mais custos, ou seja, mais próximo do t inicial (t=0). O coeficiente angular apresenta o início do movimento e da aceleração do carrinho, também apresenta a posição da parábola, quando é positivo a parábola é voltada para cima. 5. Calcule as velocidades para os pontos medidos t2, t4, t6, t8 e t10 e anote em uma tabela semelhante à demonstrada a seguir. Utilize a fórmula vm= ∆S / ∆t para encontrar as velocidades. Onde: ∆S2 = S2 − S0; ∆t2 = t2 − t0 ∆S4 = S4 − S2; ∆t4 = t4 − t2 ∆S6 = S6 − S4; ∆t6 = t6 − t4 ∆S8 = S8 − S6; ∆t8 = t8 − t6 ∆S10 = S10 − S8; ∆t10 = t10 − t10 INTERVALOS VM (m/s) S0 a S2 0,6630 S2 a S4 0,7332 S4 a S6 0,8090 S6 a S8 0,8780 S8 a S10 0,9424 6. Construa o gráfico vm x t (velocidade x tempo). 7. Com base em seus conhecimentos, qual o tipo de função representada pelo gráfico “velocidade x tempo”? Qual o significado do coeficiente angular do gráfico construído? (Lembre-se que no MRUV, a velocidade é dada por v = vo + at). Representa a função de aceleração do móvel 8. Qual a aceleração média deste movimento? Aceleração média de 0,0800 9. Ainda utilizando o gráfico, encontre a velocidade inicial do carrinho no t0. Para isso, basta extrapolar o gráfico e verificar o valor da velocidade quando a curva “cruza” o eixo y. 10. Diante dos dados obtidos e dos gráficos construídos: 11. Monte a função horária do experimento. S = So + vo t + 1/2 a t² Onde: • a = Aceleração (m/s²); • t = Tempo (s); • V0 = Velocidade inicial (Instante t0); • S0 = Posição inicial (lembre-se da marcação onde o sensor foi posicionado). S = 0,018+0,662 x 0,0266 + ½ 0,0266² 12. Por que é possível afirmar que esse movimento é uniformemente variado? É possível afirmar que este movimento é uniformemente variado, pois ocorre a variação de velocidade em intervalos iguais. Velocidade constante e diferente de zero. 13. Faça o experimento com a inclinação de 20° e compare os resultados. INTERVALOS VM (m/s) S0 a S2 0,967 S2 a S4 1,153 S4 a S6 1,107 S6 a S8 1,204 S8 a S10 1,118 Em um movimento com inclinação de 20°, a velocidade sofre oscilações, diminuindo e aumentando, em relação à posição. CONCLUSÃO Nesta aula prática, realizei um experimento para investigar o movimento de um objeto em um plano inclinado. O objetivo foi determinar a aceleração média desse objeto ao longo do percurso. Utilizei um plano inclinado virtual e registrei os tempos de percurso em diferentes intervalos de deslocamento. Durante a atividade experimental, pude observar que o objeto acelerou ao longo do plano inclinado, o que indica a presença de uma força resultante atuando sobre ele. Essa força resultante é responsável por gerar a aceleração média do objeto. Através da análise dos dados coletados, foi possível perceber que a inclinação do plano inclinado influencia diretamente na aceleração do objeto. Quanto maior a inclinação, maior a aceleração. Além disso, a massa do objeto também influencia na aceleração média. Quanto maior a massa, menor a aceleração. Isso ocorre devido à segunda lei de Newton, que estabelece que a aceleração é inversamente proporcional à massa quando a força resultante é constante. Em conclusão, esta aula prática proporcionou uma compreensão mais aprofundada sobre o movimento em um plano inclinado e a relação entre aceleração, inclinação do plano e massa do objeto. Esses conceitos são fundamentais para o estudo da dinâmica dos corpos e têm aplicações práticas em diversas áreas da ciência e engenharia. BIBLIOGRAFIA ROTEIRO DE AULA PRÁTICA - file:///C:/Users/Eberto_SuporTI/Downloads/1688555720502%20(2).pdf INSTRUÇÕES GERAIS - https://www.virtuaslab.net/ualabs/ualab/11/img_conteudo/roteiro/pdf/rotei ro.pdf?modo=embed file:///C:/Users/Eberto_SuporTI/Downloads/1688555720502%20(2).pdf https://www.virtuaslab.net/ualabs/ualab/11/img_conteudo/roteiro/pdf/roteiro.pdf?modo=embed https://www.virtuaslab.net/ualabs/ualab/11/img_conteudo/roteiro/pdf/roteiro.pdf?modo=embed RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTO - MECÂNICA COMPREENDER O CONCEITO DE EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS. ENGENHARIA AMBIENTAL Aluna: Géyssa Mycaelly Silvestre Cavalcante INTRODUÇÃO O estudo do equilíbrio de corpos rígidos é fundamental para compreender as condições em que um objeto se mantém em repouso ou em movimento sem aceleração. O equilíbrio de corpos rígidos é regido pelas leis da física, como a primeira e a segunda leis de Newton. Neste experimento,nosso objetivo é investigar e compreender o conceito de equilíbrio de corpos rígidos, analisando as forças que atuam sobre o objeto e as condições necessárias para o equilíbrio. OBJETIVOS ❖ Compreender o conceito de equilíbrio de corpos rígidos. ❖ Analisar as forças que atuam sobre um objeto em equilíbrio. ❖ Identificar as condições necessárias para que um objeto esteja em equilíbrio. METODOLOGIA EXPERIMENTAL: ❖ Acessei o laboratório virtual que simula um ambiente para o estudo do equilíbrio de corpos rígidos. ❖ Familiarizei-me com a interface do laboratório virtual e encontrar a simulação do corpo rígido em equilíbrio. ❖ Observei o corpo rígido em equilíbrio e as forças que atuam sobre ele. ❖ Manipulei as forças aplicadas ao corpo rígido e observei as mudanças em seu estado de equilíbrio. ❖ Realizei diferentes configurações de forças e verifiquei as condições necessárias para que o corpo rígido esteja em equilíbrio. ❖ Registrei as observações e os resultados obtidos durante o experimento. RESULTADOS ENCONTRADOS Massa do prato = 200g Massa contrapeso = 500g Distância do prato com pesos para o eixo = 14,5cm Distância do contrapeso para o eixo = 8,7cm AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 1. Utilizando as equações dispostas no resumo teórico, calcule a massa do corpo rígido posicionado na balança. M1 = 51g 2. Após a repetição do experimento para os outros pesos dispostos na bancada, responda: Qual a relação entre o peso do corpo posicionado no prato da balança e a distância do contrapeso ao pivô? Após a repetição do experimento para os outros pesos dispostos na bancada, podemos observar que existe uma relação inversamente proporcional entre o peso do corpo posicionado no prato da balança e a distância do contrapeso ao pivô. Isso significa que, mantendo a massa do contrapeso constante, quanto maior o peso do corpo no prato da balança, menor será a distância do contrapeso ao pivô, e vice-versa. Essa relação pode ser explicada pela conservação do momento de torção, onde a soma dos momentos de torção em relação ao pivô é igual a zero. Assim, ao aumentar o peso do corpo no prato, é necessário diminuir a distância do contrapeso para manter o equilíbrio. CONCLUSÃO Com base nos resultados obtidos no laboratório virtual, podemos concluir que o equilíbrio de corpos rígidos ocorre quando as forças resultantes são nulas. Essa condição é essencial para que um objeto se mantenha em repouso ou em movimento sem aceleração. O estudo do equilíbrio de corpos rígidos é de extrema importância para diversas áreas da engenharia, como a engenharia civil e a engenharia mecânica, onde é necessário garantir a estabilidade e o funcionamento adequado de estruturas e máquinas. BIBLIOGRAFIA ROTEIRO DE AULA PRÁTICA - file:///C:/Users/Eberto_SuporTI/Downloads/1688555720502%20(2).pdf INSTRUÇÕES GERAIS - file:///C:/Users/Eberto_SuporTI/Downloads/roteiro.pdf file:///C:/Users/Eberto_SuporTI/Downloads/1688555720502%20(2).pdf file:///C:/Users/Eberto_SuporTI/Downloads/roteiro.pdf RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTO - MECÂNICA PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA ENGENHARIA AMBIENTAL Aluna: Géyssa Mycaelly Silvestre Cavalcante INTRODUÇÃO O princípio da conservação da energia é uma das leis fundamentais da física, que estabelece que a energia total de um sistema isolado permanece constante ao longo do tempo, ou seja, a energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada de uma forma para outra. Neste experimento realizado em um laboratório virtual, nosso objetivo é investigar e compreender o princípio da conservação da energia, utilizando um sistema virtual para demonstrar como a energia é conservada em diferentes transformações. OBJETIVOS ❖ Compreender o princípio da conservação da energia. ❖ Observar e analisar diferentes transformações de energia. ❖ Verificar a conservação da energia em um sistema. METODOLOGIA EXPERIMENTAL: ❖ Acessei o laboratório virtual que simula um ambiente para o estudo do princípio da conservação da energia. ❖ Familiarizei-me com a interface do laboratório virtual e encontrei a simulação do sistema escolhido. ❖ Medi a energia inicial do sistema virtual, utilizando instrumentos virtuais adequados fornecidos pela simulação. ❖ Realizei a transformação de energia no sistema virtual, observando as mudanças nas diferentes formas de energia. ❖ Medi a energia final do sistema após a transformação, utilizando os instrumentos virtuais disponíveis. ❖ Comparei a energia inicial e final do sistema e verifiquei se houve conservação da energia. AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 1. Anote na Tabela 1 os valores obtidos no experimento. Houve diferença entre as velocidades dos corpos de prova ensaiados? Se sim, intuitivamente, qual seria o motivo? Velocidade Linear (m/s) Cilindro Oco Cilindro Maciço Descida 1 0,962 1 Descida 2 0,893 0,98 Descida 3 0,877 1,02 Média 0,911 1 Na tabela fornecida, foram registradas as velocidades lineares de um cilindro oco e um cilindro maciço em três descidas. Ao analisar os valores, podemos observar que há diferença nas velocidades entre os corpos de prova ensaiados. Intuitivamente, essa diferença nas velocidades pode ser atribuída a fatores como a distribuição de massa nos corpos de prova e a presença do efeito de arrasto. O cilindro oco, por ter uma distribuição de massa diferente do cilindro maciço, pode apresentar uma inércia menor, resultando em uma maior velocidade. Além disso, o efeito de arrasto também pode influenciar na velocidade, onde o cilindro oco pode oferecer menos resistência ao ar, resultando em uma velocidade maior. 2. Utilizando as informações da Tabela 2 e as equações apresentadas no sumário teórico, e sabendo que o corpo de prova foi solto na posição 60 mm da régua, calcule e preencha a Tabela 3 com os valores obtidos para as grandezas. Especificações Cilindro Oco Cilindro Maciço Massa – m (g) 110 300 Diâmetro interno – di (mm) 40 - Diâmetro externo – de (mm) 50 50 Densidade do aço (𝒈/𝒄𝒎𝟑) 7,86 7,86 Grandezas Cilindro Oco Cilindro Maciço Momento de inércia – I (kg.m2) 5,6375 x 10^-5 9,375 x 10^-5 Velocidade linear média – V (m/s) 0,911 1 Velocidade angular – ω (rad/s) 36,44 40 Energia cinética de translação - Kt (𝑱 = 𝒌𝒈 𝒎𝟐/𝒔𝟐 ) 0,046 0,15 Energia cinética de rotação – Kr (𝑱 = 𝒌𝒈 𝒎𝟐/𝒔𝟐 ) 0,0374294 0,075 Energia cinética total – K (𝑱 = 𝒌𝒈 𝒎𝟐/𝒔𝟐 ) 0,0834294 0,225 Energia potencial gravitacional – U (𝑱 = 𝒌𝒈 𝒎𝟐/𝒔𝟐 ) 0,086 0,24 Erro relativo percentual em relação à energia inicial do cilindro – ER% (%) 1,03% 2,41% 3. É certo afirmar que a energia potencial gravitacional é igual a soma das energias cinéticas de translação e rotação? Por quê? Não, a energia potencial gravitacional está associada a uma altura em relação a um referencial e a energia cinética está presente quando algo está em movimento. Quando o cilindro estava no início do plano inclinado possuía energia potencial gravitacional, quando foi solto a energia potencial gravitacional foi transformada em energia cinética. 4. Calcule o erro relativo entre a energia envolvida quando o corpo de prova está no topo do plano e a energiaquando ele passa pelo sensor. Caso o erro seja maior que zero, qual seria o motivo para isto? Grandezas Cilindro Oco Cilindro Maciço Erro relativo percentual em relação à energia inicial do cilindro – ER% (%) 1,03% 2,41% O motivo é o atrito que atua sobre a energia cinética, em um sistema isolado e sem considerar perdas, esse erro seria 0. 5. Como você definiria a conservação da energia em termos das energias envolvidas neste experimento? A conservação da energia afirma que a energia total de um sistema isolado permanece constante ao longo do tempo. No experimento, a energia potencial gravitacional do corpo de prova é convertida em energia cinética de translação e rotação enquanto ele desce pelo plano, mantendo a energia total constante. Isso significa que a energia não é criada nem destruída, apenas transformada de uma forma para outra. Esse princípio é essencial para entender o comportamento energético de sistemas físicos. CONCLUSÃO Com base nos resultados obtidos no laboratório virtual, podemos concluir que o princípio da conservação da energia é válido em diferentes transformações de energia simuladas. Ao longo do experimento, observamos que a energia inicial do sistema virtual foi convertida em outras formas de energia, mas a soma total das diferentes formas de energia permaneceu constante. Isso confirma a lei da conservação da energia, que é uma das leis fundamentais da física. BIBLIOGRAFIA ROTEIRO DE AULA PRÁTICA - file:///C:/Users/Eberto_SuporTI/Downloads/1688555720502%20(2).pdf INSTRUÇÕES GERAIS - https://www.virtuaslab.net/ualabs/ualab/12/img_conteudo/roteiro/pdf/rotei ro.pdf?modo=embed file:///C:/Users/Eberto_SuporTI/Downloads/1688555720502%20(2).pdf https://www.virtuaslab.net/ualabs/ualab/12/img_conteudo/roteiro/pdf/roteiro.pdf?modo=embed https://www.virtuaslab.net/ualabs/ualab/12/img_conteudo/roteiro/pdf/roteiro.pdf?modo=embed RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTO - MECÂNICA LANÇAMENTOS HORIZONTAIS E COLISÕES ENGENHARIA AMBIENTAL Aluna: Géyssa Mycaelly Silvestre Cavalcante INTRODUÇÃO Os lançamentos horizontais e as colisões são fenômenos estudados na física que envolvem o movimento de corpos em diferentes situações. O lançamento horizontal ocorre quando um objeto é lançado horizontalmente, sem nenhuma componente vertical na velocidade inicial. Já as colisões são interações entre dois ou mais corpos, onde ocorre transferência de momento linear e energia. Neste experimento realizado em um laboratório virtual, meu objetivo é investigar e compreender os conceitos de lançamentos horizontais e colisões, analisando suas características e propriedades. OBJETIVOS ❖ Compreender os conceitos de lançamentos horizontais e colisões. ❖ Analisar as características e propriedades dos lançamentos horizontais e colisões. ❖ Investigar as leis de conservação de momento linear e energia em colisões. METODOLOGIA EXPERIMENTAL: ❖ Acessei o laboratório virtual que simula um ambiente para o estudo de lançamentos horizontais e colisões. ❖ Familiarizei-me com a interface do laboratório virtual e encontrei as simulações de lançamento horizontal e colisões disponíveis. ❖ Realizei o lançamento horizontal de um objeto, ajustando a velocidade inicial e observei o alcance e o tempo de voo. ❖ Registrei os dados obtidos durante o lançamento horizontal e analisei as relações entre velocidade, alcance e tempo de voo. ❖ Realizei diferentes colisões entre objetos, observando as mudanças na velocidade e na direção após a colisão. ❖ Verifiquei a conservação de momento linear e energia durante as colisões, comparando os valores antes e depois da colisão. ❖ Registrei os resultados obtidos durante as colisões e analisei as leis de conservação envolvidas. AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 1. Qual foi o valor médio do alcance horizontal para os lançamentos realizados? De acordo com o que foi apresentado no experimento o valor médio do alcance Horizontal dos lançamentos realizados foi de aproximadamente 26,5 cm. 2. Qual a velocidade da esfera metálica quando ela perde contato com a rampa? Ao realizar os devidos cálculos podemos observar que a velocidade da esfera após perder o contato com a rampa que é denominada no experimento com Vx é de Aproximadamente 0,09 cm/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. Ao observar o ensaio podemos reparar que quando ocorre a colisão entre as duas esferas a esfera 1 é lançada para frente fazendo assim com que seja responsável por produzir a circunferência de maior distância da rampa já a esfera 2 é responsável por produzir a circunferência de menos distância do ponto lançado. 4. Qual o alcance de cada esfera metálica no ensaio de colisão? O alcance da esfera 1 foi de 23,7cm, já o alcance da esfera 2 foi de 2,2 cm. 5. Qual a velocidade de cada uma das esferas metálicas logo após a colisão? Após fazer os devidos cálculos podemos observar que a velocidade da esfera 1 é de aproximadamente 9,6 cm/s, já a velocidade da esfera 2 é de aproximadamente 0, 8 cm/s. CONCLUSÃO Com base nos resultados obtidos no laboratório virtual, podemos concluir que os lançamentos horizontais e as colisões seguem princípios importantes da física, como a conservação de momento linear e energia. O estudo desses fenômenos é essencial para compreender o movimento de corpos e as interações entre eles. As leis de conservação de momento linear e energia são amplamente aplicadas em diversas áreas da física e engenharia, como a mecânica, a dinâmica de corpos rígidos e a cinemática. Compreender esses conceitos é fundamental para analisar e prever o comportamento de sistemas físicos complexos. BIBLIOGRAFIA ROTEIRO DE AULA PRÁTICA - file:///C:/Users/Eberto_SuporTI/Downloads/1688555720502%20(2).pdf INSTRUÇÕES GERAIS - file:///C:/Users/Eberto_SuporTI/Downloads/roteiro2.pdf file:///C:/Users/Eberto_SuporTI/Downloads/1688555720502%20(2).pdf file:///C:/Users/Eberto_SuporTI/Downloads/roteiro2.pdf