Relatório de aula prática Física geral e experimental Energia a _ Passei Direto

Prévia do material em texto

Impresso por Adson souza, E-mail souzaadson517@gmail.com para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por
direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 09/06/2023, 09:54:36
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA - FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL: ENERGIA 
 
Princípio da Conservação da Energia 
Estática - Balança de Prato 
Hidrostática 
Dilatômetro 
 
 
 
Impresso por Adson souza, E-mail souzaadson517@gmail.com para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por
direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 09/06/2023, 09:54:36
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA - FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL: ENERGIA 
 
 
INTRODUÇÃO: 
 Atividades práticas realizadas em ambiente virtual por meio de Software da ALGETEC 
Laboratórios Virtuais. No quais se teve a possibilidade de operar os equipamentos do 
Laboratório Virtual para investigar os seguintes conceitos: 
* Princípio de conservação de energia - Movimento de Rolamento: dois cilindros, com 
características diferentes foram submetidos a um movimento de translação com rotação, 
que ocorreu em um plano inclinado. Durante a realização da atividade foi necessário a 
utilização de um multicronômetro digital ligado a um sensor, o qual registrou a velocidade 
de translação dos dois cilindros de aço (um oco e um maciço). Com os dados obtidos foi 
possível calcular grandezas como a velocidade angular, o momento de inércia, a energia 
cinética de translação, a energia cinética de rotação e a energia potencial gravitacional para 
cada um dos objetos testados. 
* Estática – Balança de Prato - Experimento utilizado para investigar as condições de 
equilíbrio de corpo rígidos. Para tal foi necessário utilizar uma balança de prato com um s 
contrapeso móvel para obter dados de distância ao eixo de aplicação de forças, para assim 
ser possível calcular a massa dos objetos usados para causar uma força de rotação na 
balança. 
*Hidrostática Empuxo - – Experimento prático virtual para validar a hipótese científica 
“empuxo” também conhecida como o princípio de Arquimedes. Neste experimento podemos 
verificar a força que os líquidos exercem nos sólidos e calcular uma característica específica 
de um material: o volume. Para tal utilizamos um dinamômetro bem como alguns materiais 
axilares. 
 
*Dilatometro – Para este experimento foi utilizado alguns materiais metálicos (cobre, latão 
e aço), um bico de Bunsen para alterar a temperatura destes materiais, um termômetro para 
tais registros e um relógio comparador para coletar os dados das alterações sofridas pelos 
materiais durante o experimento. Após isso foram feitos os cálculos para validação dos 
dados coletados. 
 
 
 
 
 
 
Impresso por Adson souza, E-mail souzaadson517@gmail.com para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por
direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 09/06/2023, 09:54:36
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA - FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL: ENERGIA 
 
ATIVIDADE 01 
PRINCÍPIOS DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
PROCEDIMENTOS REALIZADOS: 
1. Acessado plataforma online da ALGETEC. 
2. Iniciado o Experimento Virtual “Princípio da Conservação da Energia”. 
3. Posicionado o nível bolha sobre o plano inclinado e nivelado a base. 
4. Ajustado o sensor para a posição 300 mm na régua. 
5. Regulado a inclinação da rampa para 20º por meio do fuso elevador. 
6. Conectado a fonte de energia do multicronômetro na tomada. 
7. Conectado o cabo do sensor na porta S0 do multicronômetro. 
8. Ligado o multicronômetro. 
9. Selecionado o idioma português do multicronômetro. 
10. Se lecionado a função “F2 VM 1 SENSOR”.
11. Inserido a informação da largura do corpo de prova, igual à 50 mm. 
12. Posicionado o cilindro oco próximo ao bloco de madeira 
13.Soltado o botão do mouse para que o cilindro iniciasse o movimento. 
14. Verificado o valor da velocidade linear apresentado no sensor e anotado as informações 
na tabela. 
15. Repetido os passos 12 a 14 mais duas vezes. 
16. Resetado o multicronômetro e repetido os passos 10 a 15 deste experimento com o 
cilindro maciço. 
16. Coletado os dados de dimensão e massa dos cilindros. 
17. Preenchido as tabelas 01, 02 e 03 (em anexo) com as grandezas solicitadas através dos 
cálculos com os dados medidos. 
Impresso por Adson souza, E-mail souzaadson517@gmail.com para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por
direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 09/06/2023, 09:54:36
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA - FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL: ENERGIA 
 
18. Comparado os valores da Energia Potencial Gravitacional Inicial e da Energia Cinética 
Total. 
Após realizado procedimentos 12 a 14 no experimento três vezes para cada objeto, foi os
possível encontrar a média dos seguintes dados: 
Velocidade Linear (m/s) Cilindro Oco Cilindro Maciço 
Descida 1 0,055 m/s 0,049 m/s 
Descida 2 0,057 m/s 0,050 m/s 
Descida 3 0,055 m/s 0,049 m/s 
Média 
 
0,055 m/s 0,049 m/s 
Dados dos cilindros: 
Especificações Cilindro Oco Cilindro Maciço 
Massa (kg) 0,110 kg 0,300kg 
Diâmetro interno (m) - 0,4 mm - 
Diâmetro externo (m) 0,5 mm 0,5 mm
Sabendo que o cilindro foi solto da posição inicial 60 mm, e utilizando as devidas fórmulas 
foram encontrados os seguintes dados: 
Grandezas Cilindro Oco Cilindro Maciço 
Momento de Inércia (kg.m²) 0,000056375 kg.m² 0,00009375 kg.m² 
Velocidade Linear Média (m/s) 0,05 m/s 0,049 m/s 
Velocidade Angular (rad/s) 0,2578 rad/s 0,196 rad/s 
Energia Cinética de Translação (J) 0,001375 j 0,2145 j 
Energia Cinética de Rotação (J) 0,000001608 j 0,000001792 j 
Energia Cinética Total (J) 0,0001391 j 0,000393 j 
Energia Potencial Gravitacional Inicial (J) 0,126 j 0,2138 j 
Diferença percentual entre a Energia 
Cinética Total e a Energia Potencial Inicial 
em relação a esta (J) 
99,999% 99,999% 
 
CONCEITUANDO A DIFERENÇA EXISTENTE ENTRE OS VALORES DA ENERGIA POTENCIAL 
INICIAL E A ENERGIA CINÉTICA TOTAL NO MOMENTO EM QUE OS CILINDROS PASSAM 
PELO SENSOR: 
A diferença ocorre devido as variações na energia total e a conversão da energia em diferentes 
formas durante o movimento. A energia potencial inicial é a energia associada à posição de um 
objeto em relação a algum ponto de referência, ela depende da altura do objeto em relação a esse 
ponto de referência e outros fatores Já a energia cinética, por outro lado, é a energia associada ao . 
movimento de um objeto, ela depende da massa do objeto e de sua velocidade. 
Quando o cilindro é solto no ponto mais alto do plano elevado e começa a rolar, sua energia 
potencial inicial é convertida em energia cinética à medida que ele ganha velocidade. A energia 
potencial diminui à medida que a altura diminui, enquanto a energia cinética aumenta à medida que 
a velocidade aumenta. No ponto mais baixo de sua trajetória, toda a energia potencial inicial é 
convertida em energia cinética máxima. 
Impresso por Adson souza, E-mail souzaadson517@gmail.com para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por
direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 09/06/2023, 09:54:36
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA - FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL: ENERGIA 
 
No entanto, se houver perda de energia durante o movimento, seja devido ao atrito, colisões com 
outros objetos ou outros fatores, a energia total do sistema não será totalmente conservada. Isso 
significa que a energia cinética total medida no sensor considerando o mesmo como o ponto mais 
baixo da trajetória pode ser menor do que a energia potencial inicial. A diferença entre esses valores 
representa a quantidade de energia perdida durante o movimento. 
Portanto, a diferença entre os valores da energia potencial inicial e a energia cinética total está 
relacionada à conservação de energia e às possíveis perdas de energia durante o movimento do 
objeto. 
 
ATIVIDADE 02 
ESTÁTICA - BALANÇA DE PRATO 
 
PROCEDIMENTOS REALIZADOS: 
1. Acessado a plataforma online da ALGETEC.2. Acessado o Experimento Virtual “Estática – Balança de Prato”.
3. Verificado e anotado os dados de massa do prato. 
4. Verificado e anotado a massa o contrapeso. 
5. Posicionado um corpo de prova sobre o prato da balança. 
6. Ajustado o contrapeso até obter o equilíbrio. 
7. Anotado as distâncias do peso e do contrapeso até o pivô da balança. 
8. Repetido os procedimentos para os outros três corpos de prova. 
9. Calculado a massa de cada corpo de prova utilizando a condição de equilíbrio de 
momentos. 
 
 
Impresso por Adson souza, E-mail souzaadson517@gmail.com para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por
direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 09/06/2023, 09:54:36
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA - FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL: ENERGIA 
 
CONDIÇÃO ORIGINAL. 
 
- Peso do prato = 200 g P = 0,2 x 10 = 2 N 
- Peso do contrapeso = 500 g P = 0,5 x 10 = 5 N 
- Distância do prato ao eixo de rotação = 14,5 cm = 0,145 m 
- Distância do contrapeso ao eixo de rotação = 28,3 cm = 0,283 m 
MA(Prato) = F x d (Contrapeso) = F x d para MA = MB MB
MA(Prato) = 2 x 0,145 0,29 = 5 x d 
MA = 0,29 Nm d = 0,29/5 = 0,058 m = 5,8 cm
 
Aproximando o contrapeso do eixo de rotação a uma de distância de 5,8 cm, o sistema 
estará em equilíbrio. 
 
DESCOBRINDO A MASSA DOS PESOS DE PROVA. 
 
Inserindo os pesos e equalizando o sistema deslizando o contrapeso e medindo a sua 
distância até o eixo de rotação. 
 
1) Peso corpo de prova 01 Distância do contrapeso eixo = 10,1 = 0,101 m → ao cm
MB(Contrapeso) = F x d 
MB(Contrapeso) = 5 x 0,101 
MB = 0,505 Nm 
Para MB = MA 
MA = F x d 
0,505 = F x 0,145 
F = 0,505/0,145 +/ - 3,45 N (Prato) - 1,48 N – 2N +/
1,48 N / 10 (aceleração) = 0,148 Kg
 
2) Peso corpo prova 2 Distância contrapeso eixo = 8,7 = 0,087 m de → do ao cm
MB(Contrapeso) = F x d 
MB(Contrapeso) = 5 x 0,087 
MB = 0,435 Nm
Para MB = MA 
MA = F x d 
0,435 = F x 0,145 
F = 0,435/0,145 +/ - N (Prato) - 1 N 3 – 2N +/
1 N / (aceleração) = 0,100 10 Kg
 
3) Peso corpo de prova 03 Distância contrapeso eixo = 7,8 = 0,078 m → do ao cm
MB(Contrapeso) = F x d 
MB(Contrapeso) = 5 x 0,078 
MB = 0,390 Nm
Para MB = MA 
MA = F x d 
0,390 = F x 0,145 
F = 0,390/0,145 +/ - 2,69 N (Prato) - 0,69 N – 2N +/
0,69 N / (aceleração) = 0,069 10 Kg
Impresso por Adson souza, E-mail souzaadson517@gmail.com para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por
direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 09/06/2023, 09:54:36
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA - FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL: ENERGIA 
 
 
4) Peso corpo de prova Distância contrapeso eixo = 7,2 = 0,072 m 04 → do ao cm
MB(Contrapeso) = F x d 
MB(Contrapeso) = 5 x 0,072 
MB = 0,360 Nm
Para MB = MA 
MA = F x d 
0,360 = F x 0,145 
F = 0,360/0,145 +/ - 2,48 N (Prato) - 0,48 N – 2N +/
0,48 N / (aceleração) = 0,048 10 Kg
 
 
 
5) Soma da massa todos corpos prova = de os de 565 g → P = m x a = 0,565 x = 5,65 N 10
Razão entre o peso dos corpos prova e a distância contra peso eixo rotação para de do ao de
equilibrar o sistema: 
MA = F x d 
MA = 5,65 x 0,145 
MA = 0,82 Nm 
Para MA = MB 
MB = F x d 
0,82 = 5 x d 
D = 0,82/5 = 0,164 m 
 
 
 
CONCEITUANDO OS FUNDAMENTOS APLICADOS: 
 
 Em um sistema onde o contrapeso tem massa menor do que o peso medido, a distância do 
contrapeso até o eixo de rotação é mais longa. Já quando o contrapeso possui massa maior 
que peso medido, a distância deste até o eixo de rotação é mais curta. Essa razão entre o 
pesos e distância pode ser descrita como momento da força aplicada em relação ao centro 
de gravidade, que neste caso é o eixo da balança. Quanto mais distante deste ponto maior 
será a força aplicada pelo contrapeso, podendo-se assim obter ponto de equilíbrio mesmo 
quando a massa do objeto a ser medido for maior do que a massa do próprio contrapeso. 
Essa força aplicada vai sendo reduzida conforme o contrapeso se aproxima do eixo e 
aumenta conforme ele se distancia. 
 
 
 
 
 
 
 
Impresso por Adson souza, E-mail souzaadson517@gmail.com para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por
direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 09/06/2023, 09:54:36
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA - FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL: ENERGIA 
 
ATIVIDADE 03 
HIDROSTÁTICA EMPUXO –
 
 
 
 
PROCEDIMENTOS REALIZADOS: 
 
1. Acessado a plataforma online da ALGETEC. 
2. Acessado o Experimento Virtual “Hidrostática”. 
3. Colocado o cilindro sobre a mesa. 
4. Calibrado o dinamômetro. 
5. Posicionado o cilindro embaixo do recipiente transparente e anote o valor mostrado pelo 
dinamômetro. 
6. Levantado o dinamômetro. 
7. Posicionado o béquer embaixo do dinamômetro. 
8. Baixado novamente o dinamômetro e anotado o novo valor mostrado por ele. 
9. Calculado o Empuxo atuando sobre o cilindro. 
10. Calculado o volume do cilindro e comparado com o valor dado. 
12. Utilizado a pisseta para encher de água o recipiente transparente acima do cilindro, e 
anotado o novo valor de força indicado pelo dinamômetro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Impresso por Adson souza, E-mail souzaadson517@gmail.com para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por
direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 09/06/2023, 09:54:36
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA - FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL: ENERGIA 
 
Imagens do experimento: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Impresso por Adson souza, E-mail souzaadson517@gmail.com para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por
direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 09/06/2023, 09:54:36
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA - FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL: ENERGIA 
 
 
 
 
 
 
 
Resultados: 
 
Após inserido o cilindro em baixo do recipiente no dinamômetro podemos verificar que a 
resultante do seu peso é 0,9091N e ao ser mergulhado na água sofre uma força de mesma 
direção porém em sentido contrário denominada empuxo, alterando sua resultante para 
0,4184N. Ou seja realizando comparações entre tais resultados mos entender que esta pode
força que fez reduzir o peso do cilindro é o empuxo. Em termos matemáticos o cálculo do 
modulo da força que provocou a diminuição de peso ira ser: 
Pfcl= peso aparente do cilindro fora do liquido 
Pdcl=peso aparente do cilindro dentro do liquido 
E = Pfcl - Pdcl 
E = 0,9091N - 0,4184N 
E= 0,4907N 
 
VOLUME DESLOCADO: 
 
 Volume deslocado a quantidade do líquido que um corpo desloca ao ser imerso no é 
mesmo. Este volume deslocado é igual ao volume do corpo que é submerso. Bem como 
podemos observar esse princípio em nosso experimento, quando descemos o cilindro dentro 
da solução aquosa contida no béquer. 
 Sabendo também que o sentido do empuxo é de baixo para cima na direção vertical, 
podemos definir matematicamente o princípio de Arquimedes, sendo que o mesmo resulta