Relatório de Aula Prática - Física Geral e Experimental - Mecânica

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LABORATÓRIO DE FÍSICA
MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO - MRUV
Aluno: Anderson Neves Reinaldo
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
1. Construa o gráfico S x t (Espaço x Tempo).
2. Com base em seus conhecimentos, qual o po de função representada pelo gráfico
“Espaço x Tempo”? Qual o significado do coeficiente angular (declividade da tangente)
do gráfico construído?
A função representada pelo gráfico em questão é uma função de primeiro grau. Significa a
posição do objeto (carrinho) em relação ao tempo a par r da posição inicial. Já o coeficiente
angular representa a inclinação da reta, bem como a distância do objeto em relação ao ponto
inicial 0, tal declividade da tangente mede a velocidade escalar no instante t.
3. Construa o gráfico S x t2 (Espaço x Tempo2).
0,018
0,036
0,054
0,072
0,090
0,108
0,126
0,144
0,162
0,180
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,0000,3340,3620,3870,4110,4340,4560,4770,4970,517
Gráfico S x t (Espaço x Tempo)
0,018
0,036
0,054
0,072
0,090
0,108
0,126
0,144
0,162
0,180
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
Gráfico S x t² (Espaço x Tempo²)
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MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO - MRUV
4. Com base em seus conhecimentos, qual o po de função representada pelo gráfico
“Espaço x Tempo²”? Qual o significado do coeficiente angular do gráfico construído?
É uma função de segundo grau, que apresenta a posição do objeto em relação a pontos de
tempo mais curtos, mais próximos do t zero (inicial).
5. Calcule as velocidades para os pontos medidos t2, t4, t6, t8 e t10 e anote em uma tabela
semelhante à demonstrada a seguir.
U lize a fórmula vm(trecho) = ∆S / ∆t para encontrar as velocidades.
Onde:
 ∆S2 = S2− S0 ; ∆t2 = t2− t0
vm2 = 0,09959m/s
 ∆S4 = S4− S2 ; ∆t4 = t4− t2
vm4 = 0,72727m/s
 ∆S6 = S6− S4 ; ∆t6 = t6− t4
vm6 = 0,80178m/s
 ∆S8 = S8− S6 ; ∆t8 = t8− t6
vm8 = 0,87167m/s
 ∆S10 = S10 – S8; ∆t10 = t10 – t8
vm10 = 0,93506m/s
10°
t S (m) t(s) ∆S ∆t V (m/s)
t2 0,036 0,3615 0,036 0,3615 0,09959
t4 0,072 0,4110 0,036 0,0495 0,72727
t6 0,108 0,4559 0,036 0,0449 0,80178
t8 0,144 0,4972 0,036 0,0413 0,87167
t10 0,180 0,5357 0,036 0,0385 0,93506
6. Construa o gráfico vm x t (velocidade x tempo).
0,09959
0,72727
0,80178
0,87167
0,93506
0,00000
0,20000
0,40000
0,60000
0,80000
1,00000
0,3615 0,4110 0,4559 0,4972 0,5357
Gráfico vm x t (velocidade x tempo)
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MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO - MRUV
7. Com base em seus conhecimentos, qual o po 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)
O gráfico representa a função da aceleração do móvel, o módulo da velocidade aumenta por
tratar-se de uma reta crescente, sendo progressivo acelerado, o coeficiente angular mede
a aceleração escalar.
8. Qual a aceleração média deste movimento?
Am=∆V/∆t ↔ Am= 0,8355/0,1742
Am= 4,796096m/s²
9. Ainda u lizando 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 ob dos e dos gráficos construídos:
11. Monte a função horária do experimento. S = So + vo t + 1/2 a t ²
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 = So + Vo.t + a.t²/2
S = 0,180 + 0,053828.t + 4,796096/2 .t²
12. Por que é possível afirmar que esse movimento é uniformemente variado?
Este movimento pode ser afirmado como uniformemente variado, devido ocorrer a
mudança de velocidade (aceleração) a uma taxa constante.
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MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO - MRUV
13. Faça o experimento com a inclinação de 20° e compare os resultados.
10°
S(m) t(s) t² (s²) ∆S ∆t V(m/s)
0,000 0,000 0,0000 0,000 0,000000 0,000000
0,018 0,334 0,1118 0,018 0,334400 0,053828
0,036 0,362 0,1307 0,018 0,027100 0,664207
0,054 0,387 0,1497 0,018 0,025400 0,708661
0,072 0,411 0,1689 0,018 0,024100 0,746888
0,090 0,434 0,1883 0,018 0,022900 0,786026
0,108 0,456 0,2078 0,018 0,022000 0,818182
0,126 0,477 0,2274 0,018 0,021000 0,857143
0,144 0,497 0,2472 0,018 0,020300 0,886700
0,162 0,517 0,2670 0,018 0,019500 0,923077
0,180 0,536 0,2870 0,018 0,019000 0,947368
20°
S(m) t(s) t² (s²) ∆S ∆t V(m/s)
0,000 0,000 0,000 0,000 0,000000 0,000000
0,018 0,2549 0,064974 0,018 0,254900 0,070616
0,036 0,2747 0,07546 0,018 0,019800 0,909091
0,054 0,2933 0,086025 0,018 0,018600 0,967742
0,072 0,311 0,096721 0,018 0,017700 1,016949
0,090 0,3277 0,107387 0,018 0,016700 1,077844
0,108 0,3437 0,11813 0,018 0,016000 1,125000
0,126 0,3591 0,128953 0,018 0,015400 1,168831
0,144 0,3739 0,139801 0,018 0,014800 1,216216
0,162 0,3882 0,150699 0,018 0,014300 1,258741
0,180 0,402 0,161604 0,018 0,013800 1,304348
Adotando um ângulo de inclinação de 20° observa-se que o carrinho desce a uma variação de
velocidade igual em intervalos de tempo iguais, no experimento também observou-se que o
tempo decorrido no movimento do carrinho é menor quando comparado com o ângulo de
inclinação de 10°. Durante a a vidade 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.
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ESTÁTICA – BALANÇA DE PRATOS 
 
Aluno: Anderson Neves Reinaldo 
 
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 
1. Utilizando as equações dispostas no resumo teórico, calcule a massa do corpo rígido 
posicionado na balança. 
Experimento 1 2 3 4 
Massa do Prato (g) 200 200 200 200 
Massa do Contra peso (g) 500 500 500 500 
Distância do Contra peso (cm) 10,1 8,7 7,8 7,3 
Distância do peso (cm) 14,5 14,5 14,5 14,5 
Massa do Peso (g) 348 300 269 252 
 
Ma x Da = Mb x Db (M=massa ; D=Distância) 
MP₁ = Massa do Contra peso₁ x Distancia do Contra peso₁ / Distancia do Peso₁ 
MP₁ = 500 x 10,1 / 14,5 
MP₁ = 348g 
MP₂ = Massa do Contra peso₂ x Distancia do Contra peso₂ / Distancia do Peso₂ 
MP₂ = 500 x 8,7 / 14,5 
MP₂ = 300g 
MP₃ = Massa do Contra peso₃ x Distancia do Contra peso₃ / Distancia do Peso₃ 
MP₃ = 500 x 7,8 / 14,5 
MP₃ = 269g 
MP₄ = Massa do Contra peso₄ x Distancia do Contra peso₄ / Distancia do Peso₄ 
MP₄ = 500 x 7,3 / 14,5 
MP₄ = 252g 
 
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? 
Quanto mais pesado for o corpo posicionado no prato, será necessário uma maior distância do 
contrapeso de massa 500g. 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. 
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PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
 
Aluno: Anderson Neves Reinaldo 
 
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 
 
1. Anote na Tabela1 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 0,909090909 0,980392157 
Descida 2 0,892857143 0,943396226 
Descida 3 0,877192982 0,961538462 
Média 0,893047011 0,961775615 
 
Sim, há diferença entre as velocidades dos corpos. O motivo deve-se a questão de um cilindro ser 
maciço e ter mais massa e o outro cilindro ser oco e pouca massa, e também o efeito arrasto na 
descida pode influenciar nos resultados finais. 
 
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. 
Gradezas Cilindro OCO Cilindro Maciço 
Massa - m (g) 110 300 
Diametric Interno - di (mm) 40 - 
Diâmetro Externo - de (mm) 50 50 
Densidade do Aço (g/cm³) 7,86 7,86 
Momento de inércia – I (kg.m2) 5,638 x 10⁴ 9,375 x 10⁴ 
Velocidade linear média – V (m/s) 0,926 0,987 
Velocidade angular – ω (rad/s) 0,037 0,039 
Energia cinética de translação - Kt (𝑱 = 𝒌𝒈 𝒎𝟐/𝒔𝟐) 47,14 146,145 
Energia cinética de rotação – Kr (𝑱 = 𝒌𝒈 𝒎𝟐/𝒔𝟐) 38,589 72,767 
Energia cinética total – K (𝑱 = 𝒌𝒈 𝒎𝟐/𝒔𝟐) 85,729 218,912 
Energia potencial gravitacional – U (𝑱 = 𝒌𝒈 𝒎𝟐/𝒔𝟐) 21,582 58,860 
Erro relativo percentual em relação à energia 
inicial do cilindro – ER% (%) 
1,19% 1,28% 
 
 
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PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
 
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 alturaem relação a um referencial e a 
energia cinética está presentequando algo está em movimento. Quando o cilindro estava noinício 
do plano inclinado possui energia potencial gravitacional,quando foi solto a energia potencial 
gravitacional foitransformada em energia cinética. 
 
4. Calcule o erro relativo entre a energia envolvida quando o corpo de prova está no topo do plano 
e a energia quando ele passa pelo sensor. Caso o erro seja maior que zero, qual seria o motivo 
para isto? 
 
Gradezas Cilindro OCO Cilindro Maciço 
Erro relativo percentual em relação à energia 
inicial do cilindro – ER% (%) 
1,19% 1,28% 
 
O motivo do valor encontrado ser maior que zero explica-se pelo atrito que atua sobre a energia 
cinética. 
 
5. Como você definiria a conservação da energia em termos das energias envolvidas neste 
experimento? 
 
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. 
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LANÇAMENTOS HORIZONTAIS E COLISÕES 
 
Aluno: Anderson Neves Reinaldo 
 
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 
 
1. Qual foi o valor médio do alcance horizontal para os lançamentos realizados? 
O valor médio do alcance horizontal para os lançamentos realizados foi de 26,5cm ou 0,265m. 
Nº de Lançamentos da esfera metálica 5 
Altura vertical h (mm) 100 
Alcance horizontal médio (cm) 26,5 
 
2. Qual a velocidade da esfera metálica quando ela perde contato com a rampa? 
A velocidade da esfera metálica quando ela perde contato com a rampa é de 1,89 cm/s ou 0,0189 
m/s. 
A = Vx * 0,14 
0,265 = vx * 0,14 
vx = 0,265/0,14 = 1,89 cm/s 
vx= 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. 
A esfera 1 foi lançada mais distante, portanto identificada como causadora da circunferência 
de maior distância do lançador horizontal. A esfera 2 foi lançada na posição de menor distante, 
produzindo a circunferência de menor distância do lançador horizontal. 
 
4. Qual o alcance de cada esfera metálica no ensaio de colisão? 
O alcance da esfera 1 foi de 23,5 cm e o alcance da esfera 2 foi de 2,6 cm. 
 
5. Qual a velocidade de cada uma das esferas metálicas logo após a colisão? 
A velocidade da esfera 1 foi de 1,67 cm/s e a velocidade da esfera 2 foi de 0,18 cm/s.