PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA

Prévia do material em texto

PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA 
ENERGIA
Apresentação
1. OBJETIVO
Este experimento trata do princípio da conservação da energia. Iremos comprovar a transformação 
da Energia Potencial Gravitacional em Energia Cinética, esclarecendo o princípio da Conservação 
da Energia Mecânica. O experimento evidenciará que, por causa da conservação da energia 
mecânica, quanto maior a energia potencial gravitacional do corpo (móvel) no início do movimento 
de queda ao longo do plano inclinado, maior será sua energia cinética na parte mais baixa de sua 
trajetória. Como parte das atividades você terá que fazer a montagem e ajustes dos equipamentos 
e instrumentos necessários para a realização do experimento.
 
Ao final deste experimento, você deverá ser capaz de:
descrever o movimento de corpos cilíndricos em um plano inclinado;•
relacionar as transformações energéticas sofridas pela energia potencial inicial dos corpos 
cilíndricos ao rolarem pelo plano inclinado;
•
distinguir energia cinética de translação da energia cinética de rotação;•
determinar experimentalmente a energia cinética de translação e energia cinética de rotação 
de corpos rígidos cilíndricos rolantes;
•
constatar o significado físico do momento de inércia;•
verificar quantitativamente a transformação da energia mecânica gravitacional em energia 
cinética;
•
observar o princípio da conservação da energia mecânica.•
 
2. ONDE UTILIZAR ESSES CONCEITOS?
Quem nunca ouviu a famosa frase de Antoine Lavoisier: "Na natureza, nada se perde, nada se cria, 
tudo se transforma"? Na física, esta constatação remete diretamente ao princípio da conservação 
de energia. Por seu turno, o conceito de energia está correlacionado às situações em que se 
encontram os corpos; estas podem ser de movimento (energia cinética), de separação entre os 
corpos (energia potencial gravitacional), de deformações sofridas por um corpo (energia elástica), 
dentre outras possibilidades. Um sistema tem propensão de conservar a energia, sempre que realiza 
determinado trabalho num sentido e inverte o sinal num trabalho realizado em sentido oposto. Este 
cenário não ocorre quando estão presentes as chamadas forças resistentes, entre as quais se 
encontram a força de atrito e a resistência do ar.
Para as pessoas de um modo geral, a energia é um conceito um tanto obscuro e difícil de ser 
definido em poucas palavras. A experiência cotidiana sugere que energia é algo capaz de produzir 
certas mudanças no mundo a nossa volta. A correnteza de um rio. O voo de um pássaro. Uma pick-
up subindo uma ladeira íngreme. Em todos esses casos sabemos apontar a presença da energia.
Iremos restringir aqui à definição de energia, em mecânica (EM), como a capacidade de realizar 
trabalho. Um conceito completo inclui outras áreas como calor, luz, eletricidade, etc. Por enquanto, 
basta pensar na energia, como algo que pode ser transferido por meio de forças. A energia 
mecânica total de um sistema é a soma da energia potencial (EP) com a energia cinética (EC), isto é, 
EM = EP + EC. E no caso de um sistema conservativo, a energia mecânica obedece ao princípio de 
conservação, EMinicial= EMfinal.
 
3. O EXPERIMENTO
Nesse experimento você irá utilizar a base de ensaio, onde fará uso dois corpos cilíndricos sendo 
um oco e outro maciço. Fará uso, também, de um nível bolha para nivelar a base de ensaio, um 
sensor fotoelétrico. Você irá medir também os intervalos do trajeto com cronômetro e posicionar a 
base na angulação necessária para a realização do experimento.
 
4. SEGURANÇA
O experimento foi concebido para não trazer riscos físicos. Ainda assim, o experimento necessita 
de EPIs adequados para a realização da atividade no laboratório.
 
5. CENÁRIO
Você irá encontrar sobre a bancada a base de ensaio, os dois corpos de prova cilíndricos, o sensor 
fotoelétrico, um cronômetro e o nível bolha.
 
Nível bolha: É utilizado para alinhar o plano inclinado.
Fuso elevador: Usado para regular a angulação do plano inclinado no qual o corpo de prova irá 
percorrer.
Sensor de passagem: É utilizado para verificar o tempo que o corpo de prova leva para percorrer o 
trajeto determinado.
Cronômetro: É utilizado para medir o tempo que o corpo de prova leva para percorrer do topo da 
haste até passar pelo sensor de passagem.
Corpos de prova: Corpos de prova cilíndricos, sendo um oco e outro maciço e os dois com diâmetro 
externo igual a 50 mm.
Bons estudos.
Sumário teórico
Acesse ao sumário:
 
 
1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
 
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA 
 
 
1. UM POUCO DE HISTÓRIA 
 
 A história da energia está profundamente relacionada com a história da própria 
humanidade. A descoberta do fogo pelo homem pré-histórico, por meio do atrito entre 
pedras e madeiras, inicia o controle do ser humano sobre a produção de energia. 
 O surgimento da extração de ferro, cerca de 5.000 anos atrás, foi um marco 
importante do ponto de vista do uso de energia, pois possibilitou a invenção de diversos 
equipamentos que possibilitaram um aumento na produção de bens. O arado de ferro 
puxado por animais, a roda d’água e o moinho de vento, por exemplo, que 
proporcionaram uma considerável ampliação do trabalho da moagem de grãos. 
 No século XVIII, a primeira Revolução Industrial só foi possível graças a 
abundante oferta (na época) da energia proveniente do carvão na Europa. Nela, ocorreu 
a invenção da máquina à vapor e o desenvolvimento da indústria têxtil e metalúrgica. 
 O conceito de energia e, por conseguinte o seu princípio de conservação, 
constitui-se num dos conceitos centrais da Física. Ele possibilita o entendimento de uma 
vasta diversidade de fenômenos físicos, bem como a resolução de vários problemas de 
interesse teórico e prático. 
 Em um breve resumo do desenrolar histórico dos principais autores de estudos 
que contribuíram para a formulação do conceito de energia podemos destacar: 
• Galileu Galilei (1564-1642) em seu tratado “Diálogos sobre Duas Novas Ciências” 
chegou a fazer considerações a respeito de regularidades observadas em alguns 
processos de transformação envolvendo a força gravitacional, quando analisava 
o funcionamento do “bate estacas”; 
• Leibniz (1646-1716) e Huygens (1629-1695) contribuíram para o 
desenvolvimento da ideia de conservação em situações onde ocorrem colisões 
entre objetos. 
 
 
2 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
• Thomas Young (1773-1829) em 1807 introduziu formalmente, pela primeira vez, 
o termo energia. A opção pelo termo energia estava diretamente relacionada 
com a concepção que ele tinha de que a energia expressa a capacidade de um 
corpo realizar algum tipo de trabalho mecânico; 
• Lagrange (1736-1813) estabeleceu o princípio da conservação da energia 
mecânica; 
• Joseph Black (1728-1799), Rumford (1753-1814) e Carnot (1796-1832) 
desenvolveram uma ideia de conservação dentro da chamada “teoria do 
calórico”. 
• No período entre 1842 e 1847, Julius Robert von Mayer (1814-1878, Alemanha), 
L. A. Colding (1815-1888, Dinamarca), James Prescott Joule (1818-1889, 
Inglaterra), e Hermann von Helmholtz (1821-1894, Alemanha), anunciaram 
publicamente a hipótese de conservação da energia. Estes anúncios tinham uma 
interessante singularidade: exceto por von Helmholtz, todos realizaram seus 
trabalhos em total desconhecimento do trabalho dos outros. Apesar disso, havia 
entre eles algo em comum: todos combinavam a “generalidade da formulação 
com as aplicações quantitativas concretas”. 
 A partir de agora, ao falarmos em energia, estaremos nos referindo à energia 
total de um sistema. Conforme os objetos se movem ao longo do tempo, a energiaassociada a eles (cinética, potencial gravitacional, calor, etc.) pode até mudar de forma, 
mas se o sistema é isolado, então a energia total se conserva, permanecendo com o 
mesmo valor. 
 Por enquanto, iremos nos limitar, mais especificamente, ao estudo da energia 
mecânica; aquela que tem capacidade de realizar trabalho. A energia mecânica (EM) 
total de um sistema é a soma da energia potencial gravitacional e/ou elástica (U) com a 
energia cinética (K), que pode ser energia cinética de translação (Kt) e/ou cinética de 
rotação (Kr), dependendo da situação em estudo. No caso de um sistema conservativo, 
a energia mecânica obedece ao princípio de conservação, ou seja, EMinicial = EMfinal. 
 
 
 
3 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
2. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS 
 
• Os objetos (corpos de prova) partem do repouso (vo=0), do topo do plano inclinado; 
• O plano é posicionado em vários ângulos de inclinação, propiciando a análise de 
vários conjuntos de pares (posição, tempo); 
• Os corpos de provas são cilindros ocos e maciços, com massas diferentes; 
• A trajetória do movimento retilínea; 
• O movimento é de rolamento, sem deslizamento. 
 
 
3. EQUAÇÕES DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA 
 
 Analisaremos o problema de corpos rígidos (cilindros) rolando sem deslizar em 
um plano inclinado com pequeno ângulo de inclinação. Utilizaremos cilindros oco e 
maciço. 
 As forças que atuam sobre o corpo rígido quando este se desloca sem 
escorregamento sobre um plano inclinado de altura h são: o peso p para baixo, a força 
normal N, que equilibra a componente normal do peso, e a força de atrito f que é 
exercida pelo plano, conforme mostrado na figura 1, abaixo. 
 
 
Figura 1 - Forças atuantes em um cilindro maciço em um plano inclinado 
 
 
3.1. VELOCIDADE ANGULAR (ω) 
 
 A velocidade angular ω de um corpo rígido girando em torno de um eixo fixo 
representa a taxa de variação do ângulo, e é a mesma para todas as posições no corpo. 
 
 
4 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
Cada ponto deste corpo rígido descreve um círculo, cujo raio r é a distância entre o ponto 
e o eixo de rotação. 
 A velocidade angular ω e a velocidade média (linear) v estão relacionadas pela 
expressão: 
𝜔 =
𝑣
𝑟𝑒
 
Onde: 
ω = Velocidade angular 
𝑣 = Velocidade média linear 
re = Raio externo do corpo de prova 
 
 
3.2. MOMENTO DE INÉRCIA (I) 
 
 O momento de inércia I, expressa o grau de dificuldade em se alterar o estado 
de movimento de um corpo em rotação (ou em se iniciar este movimento). Quanto 
maior for o momento de inércia de um corpo, mais difícil será fazê-lo rodar ou alterar 
sua rotação. Assim, podemos dizer que o momento de inércia desempenha na rotação 
um papel equivalente ao da massa no movimento linear. 
 A unidade do momento de inércia no SI é quilograma vezes metro ao quadrado 
(kg.m²). 
 O momento de inércia IO do corpo de prova cilíndrico oco pode ser calculado pela 
seguinte expressão: 
𝐼𝑜 =
1
2
 𝑚 (𝑟𝑖
2 + 𝑟𝑒
2) 
Onde: 
IO = Momento de inércia do corpo de prova oco 
m = Massa do corpo de prova oco 
ri = Raio interno do corpo de prova oco 
re = Raio externo do corpo de prova oco 
 
O momento de inércia IM do corpo de prova cilíndrico maciço pode ser calculado pela 
seguinte expressão: 
 
 
5 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
𝐼𝑀 =
1
2
 𝑚 𝑟𝑀
2 
Onde: 
IM = Momento de inércia do corpo de prova maciço 
m = Massa do corpo de prova maciço 
rM = Raio externo do corpo de prova maciço 
 
 
3.3. ENERGIA CINÉTICA DE ROTAÇÃO (Kr) 
 
 A energia cinética de rotação Kr de um corpo rígido que gira em torno de um eixo 
fixo é a soma das energias cinéticas das partículas individuais que constituem o corpo. 
A energia cinética de rotação Kr pode ser calculada por meio da expressão: 
𝐾𝑟 =
1
2
 𝐼 𝜔2 
Onde: 
Kr = Energia cinética de rotação 
ω = Velocidade angular 
I = Momento de inércia 
 
Importante: Para essa variável, os cálculos são feitos da mesma forma, tanto para o 
corpo cilíndrico maciço quanto para o corpo cilíndrico oco. 
 
 
3.4. ENERGIA CINÉTICA DE TRANSLAÇÃO (Kt) 
 
A energia de cinética de translação Kt pode ser obtida pela seguinte expressão: 
𝐾𝑡 =
1
2
 𝑚 𝑣2 
Onde: 
Kt = Energia cinética de translação 
𝑣 = Velocidade média linear 
m = massa do corpo de prova 
 
 
 
6 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
Importante: Para essa variável, os cálculos são feitos da mesma forma, tanto para o 
corpo cilíndrico maciço quanto para o corpo cilíndrico oco. 
 
 
3.5. ENERGIA CINÉTICA TOTAL (K) 
 
 A energia cinética total é a soma da energia de rotação e da energia de 
translação. 
 
 
3.6. ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL (∆U) 
 
 Sabendo que a energia potencial gravitacional inicial U0 é dada por: 
𝑈0 = 𝑚 𝑔 ℎ𝑜 
 
 Então, a variação da energia potencial ∆U é dada por: 
∆𝑈 = 𝑚 𝑔 (ℎ𝑜 − ℎ𝑓) = 𝑚 𝑔 ∆ℎ 
 
Onde: 
m = Massa do corpo de prova 
g = Aceleração da gravidade (9,81 m/s2) 
h0 = Altura inicial 
hF = Altura final 
 
 No experimento com plano inclinado, deve-se aplicar uma relação trigonométrica 
para o cálculo de ∆h. Suponha que o corpo de prova foi solto no ponto A da figura 2 abaixo 
e que o ponto B representa o ponto de medição do sensor. 
 
Figura 2 – Representação do plano inclinado 
 
 
 
7 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
 
Desta forma, ∆h pode ser calculado pela seguinte expressão: 
∆ℎ = ∆𝑆 𝑠𝑒𝑛𝛼 
 
Onde: 
∆h = Variação de altura do ponto inicial de onde o corpo de prova foi solto até o 
ponto de medição do sensor 
∆S = Distância percorrida pelo corpo de prova no plano inclinado, ou seja, a 
distância entre o ponto onde o corpo de prova é solto até o posicionamento do 
sensor 
𝛼 = Ângulo de inclinação do plano 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Roteiro
Acesso ao roteiro:
 
 
1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
 
 
INSTRUÇÕES GERAIS 
 
 
1. Neste experimento, você irá aprender como ocorre o processo de conservação 
de energia. 
 
2. Utilize a seção “Recomendações de Acesso” para melhor aproveitamento da 
experiência virtual e para respostas às perguntas frequentes a respeito do 
VirtuaLab. 
 
3. Caso não saiba como manipular o Laboratório Virtual, utilize o “Tutorial 
VirtuaLab” presente neste Roteiro. 
 
4. Caso já possua familiaridade com o Laboratório Virtual, você encontrará as 
instruções para realização desta prática na subseção “Procedimentos”. 
 
5. Ao finalizar o experimento, responda aos questionamentos da seção “Avaliação 
de Resultados”. 
 
 
2 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
RECOMENDAÇÕES DE ACESSO 
 
PARA ACESSAR O VIRTUALAB 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Caso utilize o Windows 10, dê preferência ao navegador Google Chrome; 
2. Caso utilize o Windows 7, dê preferência ao navegadorMozilla Firefox; 
3. Feche outros programas que podem sobrecarregar o seu computador; 
4. Verifique se o seu navegador está atualizado; 
5. Realize teste de velocidade da internet. 
 
Na página a seguir, apresentamos as duas principais dúvidas na utilização dos 
Laboratórios Virtuais. Caso elas não se apliquem ao seu problema, consulte a nossa seção 
de “Perguntas Frequentes”, disponível em: https://algetec.movidesk.com/kb/pt-br/ 
Neste mesmo link, você poderá usar o chat ou abrir um chamado para o contato com 
nossa central de suporte. Se preferir, utilize os QR CODEs para um contato direto por 
Whatsapp (8h às 18h) ou para direcionamento para a central de suporte. Conte conosco! 
ATENÇÃO: 
O LABORATÓRIO VIRTUAL DEVE SER ACESSADO POR COMPUTADOR. ELE NÃO DEVE SER 
ACESSADO POR CELULAR OU TABLET. 
O REQUISITO MÍNIMO PARA O SEU COMPUTADOR É UMA MEMÓRIA RAM DE 4 GB. 
SEU PRIMEIRO ACESSO SERÁ UM POUCO MAIS LENTO, POIS ALGUNS PLUGINS SÃO 
BUSCADOS NO SEU NAVEGADOR. A PARTIR DO SEGUNDO ACESSO, A VELOCIDADE DE 
ABERTURA DOS EXPERIMENTOS SERÁ MAIS RÁPIDA. 
 
 
3 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
 
PERGUNTAS FREQUENTES 
 
 
1) O laboratório virtual está lento, o que devo fazer? 
 
a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> 
“Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a 
opção e reinicie o navegador. 
 
b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de 
trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações 
gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de 
máximo desempenho. 
Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de 
vídeo instalado na máquina. 
 
c) Feche outros aplicativos e abas que podem sobrecarregar o seu computador. 
 
d) Verifique o uso do disco no Gerenciador de Tarefas (Ctrl + Shift + Esc) -> 
“Detalhes”. Se estiver em 100%, feche outros aplicativos ou reinicie o 
computador. 
 
 
 
4 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
2) O laboratório apresentou tela preta, como proceder? 
 
a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> 
“Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a 
opção e reinicie o navegador. Caso persista, desative a opção e tente 
novamente. 
 
b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de 
trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações 
gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de 
máximo desempenho. 
Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de 
vídeo instalado na máquina. 
 
c) Verifique se o navegador está atualizado. 
 
 
 
3) O laboratório apresentou tela preta, como proceder? 
 
a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> 
“Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a 
opção e reinicie o navegador. Caso persista, desative a opção e tente 
novamente. 
 
 
 
5 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de 
trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações 
gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de 
máximo desempenho. 
Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de 
vídeo instalado na máquina. 
 
c) Verifique se o navegador está atualizado. 
 
 
 
 
 
6 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
 
DESCRIÇÃO DO LABORATÓRIO 
 
 
MATERIAIS NECESSÁRIOS 
 
• Nível bolha; 
• Fuso elevador; 
• Multicronômetro; 
• Sensor fotoelétrico; 
• Plano inclinado; 
• Corpo de prova cilíndrico oco; 
• Corpo de prova cilíndrico maciço. 
 
 
PROCEDIMENTOS 
 
1. AJUSTANDO O EXPERIMENTO 
 
Com o auxílio do nível bolha, nivele a base. Ajuste o sensor na posição desejada 
e regule a inclinação da rampa. 
 
2. LIGANDO O MULTICRONÔMETRO 
 
Ligue o multicronômetro e selecione a função “F2 VM 1 SENSOR”, inserindo o 
diâmetro do corpo de prova cilíndrico. 
 
 
 
7 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
3. ENSAIANDO O CORPO DE PROVA OCO 
 
Posicione o corpo de prova oco na rampa e solte-o. Verifique os resultados de 
tempo e velocidade no display do multicronômetro. Repita o procedimento 
mais 2 vezes. 
 
4. REPETINDO COM O CORPO DE PROVA MACIÇO 
 
Refaça o passo 3 para realizar o experimento 3 vezes com o corpo de prova 
maciço. 
 
5. AVALIANDO OS RESULTADOS 
 
Siga para a seção “Avaliação de Resultados”, neste roteiro, e responda de acordo 
com o que foi observado nos experimentos. 
 
 
 
 
 
 
8 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA 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 
Descida 2 
Descida 3 
Média 
Tabela 1 – Valores de velocidade linear obtidos no experimento 
 
 
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 
Tabela 2 – Especificações dos corpos de prova 
 
 
 
9 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
Grandezas Cilindro oco Cilindro maciço 
Momento de inércia – I (kg.m2) 
Velocidade linear média – V (m/s) 
Velocidade angular – ω (rad/s) 
Energia cinética de translação - Kt (𝑱 = 𝒌𝒈 
𝒎𝟐
𝒔𝟐
) 
Energia cinética de rotação – Kr (𝑱 = 𝒌𝒈 
𝒎𝟐
𝒔𝟐
) 
Energia cinética total – K (𝑱 = 𝒌𝒈 
𝒎𝟐
𝒔𝟐
) 
Energia potencial gravitacional – U (𝑱 = 𝒌𝒈 
𝒎𝟐
𝒔𝟐
) 
Erro relativo percentual em relação à energia 
inicial do cilindro – ER% (%) 
 
Tabela 3 – Grandezas relacionadas à 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? 
 
 
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? 
 
 
5. Como você definiria a conservação da energia em termos das energias 
envolvidas neste experimento? 
 
 
 
 
 
10 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br| Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
 
TUTORIAL VIRTUALAB 
 
 
1. AJUSTANDO O EXPERIMENTO 
 
Nivele a base, com o auxílio do nível bolha. Para isso, clique sobre o nível que está sobre 
a bancada (1) e arraste até a posição destacada em vermelho no plano inclinado (2). 
 
 
 
Para nivelar, basta clicar com o botão direito do mouse sobre o nível bolha e selecionar 
a opção “Nivelar base”. 
 
 
2 
1 
 
 
11 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
Ajuste a posição do sensor para a distância desejada. Para isso, clique sobre o sensor e 
arraste o mouse. Perceba que, no canto inferior esquerdo da tela, surgirá uma janela 
com a escala graduada do plano inclinado e a indicação da posição do sensor. Coloque-
o na posição 300 mm da régua. 
 
 
 
Regule a inclinação da rampa, utilizando o fuso elevador. É possível posicionar o fuso 
elevador para grandes inclinações (1) ou pequenas (2). Nesse experimento, deve-se 
posicionar o fuso para grandes inclinações. 
 
 
 
1 
2 
 
 
12 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
Gire o fuso elevador, clicando com o botão direito do mouse sobre fuso e selecionando 
a opção “Girar fuso”. 
 
 
 
Altere o ângulo de inclinação do plano para 20°, utilizando as setas “Subir” e “Descer” 
para aumentar e diminuir o ângulo. 
 
 
 
 
 
13 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
 
2. LIGANDO O MULTICRONÔMETRO 
 
Para ligar o multicronômetro, acesse a câmera “Cronômetro”. Coloque a fonte de 
alimentação na tomada, clicando sobre ela e arrastando até a posição desejada. 
 
 
 
Conecte o cabo do sensor na porta S0 do cronômetro, clicando sobre ele e arrastando 
até a posição desejada. 
 
 
 
 
14 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
Ligue o cronômetro, clicando no botão “Power”. Selecione o idioma, clicando no botão 
azul da esquerda. 
 
 
 
Selecione a função “F2 VM 1 SENSOR”, utilizando o botão azul da direita para procurar 
a função e o botão central para selecionar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
Insira a largura do corpo de prova. Para isso, clique sobre o botão azul da direita. 
 
 
 
Ajuste o valor para 50 mm. Para isso, utilize as setas esquerda/direita para alterar a casa 
decimal e as setas cima/baixo para alterar o valor. Em seguida, confirme o valor, clicando 
sobre o botão azul da direita. 
 
 
 
 
 
16 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
 
3. ENSAIANDO O CORPO DE PROVA OCO 
 
Posicione o corpo de prova oco no plano inclinado. Para isso, clique sobre ele e arraste 
até a posição desejada. 
 
 
 
Verifique os resultados no display do multicronômetro, clicando sobre o botão azul da 
esquerda. 
 
 
 
 
17 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
Observe o resultado exibido. 
 
 
 
Verifique também o resultado da velocidade linear no intervalo, clicando sobre a seta 
direita. Para repetir o experimento, clique no botão azul central. 
 
 
 
Repita o procedimento mais 2 vezes com o corpo de prova oco. 
 
 
 
18 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
 
4. REPETINDO COM O CORPO DE PROVA MACIÇO 
 
Repita o procedimento do passo 3 para realizar o ensaio com o corpo de prova maciço, 
também repetindo 3 vezes. 
 
 
5. AVALIANDO OS RESULTADOS 
 
 
Siga para a seção “Avaliação de Resultados”, neste roteiro, e responda de acordo com o 
que foi observado nos experimentos. 
 
 
Pré Teste
1) 
Qual das alternativas abaixo representa a fórmula da Energia Potencial Gravitacional?
A) (kx^2)/2; 
B) 1/2 I ω^2;
C) M.g.h.
2) 
Subentende-se por energia mecânica total de um movimento:
A) a energia química proveniente de um combustível para colocar um corpo em movimento;
B) a soma de todas as energias de movimento de um corpo;
C) a energia que é gerada resultante de uma transferência de forças que coloca o corpo em 
movimento.
3) 
Sobre a propriedade momento de inércia que utilizaremos neste experimento, podemos 
afirmar que:
A) está relacionado ao movimento de translação de corpos;
B) expressa o grau de dificuldade em se alterar o estado de movimento de um corpo em rotação;
C) não possui relação com a massa do corpo.
4) 
Sobre a diferença de Energia Potencial Gravitacional de um corpo entre dois pontos distintos, 
é correto afirmar que:
A) independe da posição do corpo;
B) depende da trajetória executada;
C) depende da diferença de altura entre os dois pontos.
5) 
Analisando a conservação de energia, a energia cinética total é a soma das:
A) energias cinéticas de translação e rotação;
B) energias cinéticas de translação e energia elétrica;
C) energia dinâmica e energia elástica
Experimento
* Este laboratório também está disponível para dispositivos Android.
Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!
Pós Teste
1) Qual a principal razão para a existência do Erro relativo percentual em relação à energia 
inicial do cilindro?
A) Perdas por atrito no plano inclinado e resistência do ar;
B) Erros associados às medições;
C) Erros nas aproximações dos cálculos.
2) Qual a consequência do aumento do ângulo da rampa de ensaio?
A) Aumento da velocidade do corpo de prova cilíndrico;
B) Diminui a velocidade do corpo de prova cilíndrico;
C) Diminuição da velocidade do corpo de prova cilíndrico.
3) A energia cinética de translação de um corpo cilíndrico, sabendo que sua massa é igual a 
500g e sua velocidade é 1,6 m/s, é igual a:
A) 6,4 J;
B) 0,64 J;
C) 1,28 J.
4) Utilizando o que você aprendeu sobre o Princípio da Conservação da Energia, determine a 
velocidade de um carrinho de montanha russa ao alcançar seu ponto mais baixo, sabendo 
que ele partiu do repouso do ponto mais alto a 20 m de altura. (Considere a aceleração da 
gravidade como 10 m/s2).
A) 20 m/s;
B) 10 m/s;
C) 200 m/s.
5) Para movimentos rotacionais em planos inclinados a diferença da energia cinética entre dois 
pontos do plano é igual:
A) à variação da energia potencial gravitacional;
B) à aceleração do corpo de prova cilíndrico;
C) ao tempo de trajeto do corpo de prova cilíndrico.