fisica geral

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Física geral 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado à Universidade Anhanguera como requisito parcial à aprovação 
no curso de Ciência da Computação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Francisco Batista Arantes Neto 
Vargem Grande Paulista – SP 
 
 
Sumario 
1 INTRODUÇÃO...........................................................................................................3 
2 DESENVOLVIMENTO................................................................................................4 
2.1 ETAPA 1 - MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO...............4 
2.2 ETAPA 2 – PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA............................11 
2.3 ETAPA 3 – LANÇAMENTOS HORIZONTAIS E COLISÕES.............................15 
2.4 ETAPA 4 – CALORIMETRIA..............................................................................19 
3 CONCLUSÃO..........................................................................................................23 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
A disciplina de Física Geral desempenha um papel fundamental na formação 
de estudantes nas áreas de ciências exatas e engenharia, proporcionando uma 
compreensão aprofundada dos princípios que regem o mundo físico ao nosso redor. 
O presente portfólio de aula prática de Física Geral concentra-se em quatro 
temas essenciais: caracterização do movimento, conservação de energia mecânica, 
colisões e fenômenos térmicos. Cada um desses temas desempenha um papel 
crucial na compreensão dos fenômenos físicos que ocorrem em nosso cotidiano e 
na construção do conhecimento científico. 
A primeira etapa das atividades aborda a caracterização do movimento, 
explorando conceitos como deslocamento, velocidade média e aceleração média. 
A segunda etapa concentra-se na transformação de energia, especificamente 
na relação entre energia potencial gravitacional e energia cinética, com destaque 
para o princípio da conservação da energia mecânica. 
A terceira etapa das atividades envolve o estudo das colisões, abordando 
diferentes tipos de colisões e suas características. 
Por fim, a quarta etapa concentra-se nos fenômenos térmicos e na troca de 
energia térmica entre os corpos. 
A importância desses temas reside no fato de que eles são fundamentais para 
a compreensão da natureza física do mundo em que vivemos. Através do estudo do 
movimento, da conservação de energia, das colisões e dos fenômenos térmicos, se 
desenvolvem habilidades analíticas, a capacidade de resolver problemas complexos 
e uma compreensão mais profunda das leis físicas que regem o universo. 
Ao abordar esses temas por meio de atividades práticas, há a oportunidade 
de aplicar os conceitos aprendidos, desenvolver habilidades experimentais e 
fortalecer a capacidade de raciocínio científico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 DESENVOLVIMENTO 
2.1 ETAPA 1 - MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO 
 Primeiramente, para montar o experimento, arrastei o nível bolha até o plano 
inclinado. Em seguida, nivelei a base clicando com o botão direito do mouse no 
nívelbolha e selecionando a opção "Nivelar base". 
 Posicionei o ímã arrastando-o até a indicação no plano inclinado. Esse ímã 
serviu posteriormente para fixar o carrinho. Também posicionei o fuso elevador para 
grandes inclinações. 
 Em seguida, posicionei o sensor na marca de 300 mm na régua, clicando com 
o botão esquerdo do mouse sobre o sensor. O sensor será usado para medir o 
tempo decorrido durante o movimento do carrinho. Observei a escala que aparece 
no canto da tela e identifiquei o ponto de ativação, indicado pelo ponto branco no 
sensor. 
 Para ajustar a inclinação da rampa, cliquei com o botão direito do mouse no 
fuso elevador e selecionei a opção "Girar fuso". Ajustei o ângulo para 10°. 
 Em seguida, liguei o multicronômetro. Conectando a fonte de alimentação do 
multicronômetro na tomada. Para ligar o multicronômetro cliquei em "Power" com o 
botão esquerdo do mouse. 
 Conectei o cabo do sensor na porta S0 do multicronômetro, arrastando-o com 
o botão esquerdo do mouse. Com isso, estabeleceu-se a conexão adequada para 
realizar as medições. 
 Ao operar o multicronômetro, primeiramente selecionei o idioma desejado. Em 
seguida, foi necessário selecionar a função adequada para o experimento. Para 
isso, bastou clicar no botão adequado até que a função "F3 10PASS 1SEN" fosse 
exibida. Após essa seleção, confirmei a escolha da função. Além disso, foi 
necessário definir o número de intervalos desejados em.que no caso foram 10. Por 
fim, confirmei esta configuração 
 Após todas essas configurações, posicionei o carrinho no plano inclinado. Arrastei o 
carrinho até o ímã e o mantive em repouso até o momento em que desejei iniciar o 
movimento. Para soltar o carrinho, acessei a câmera "Bancada" e cliquei com o 
botão esquerdo do mouse sobre o ímã. A partir desse momento, o carrinho desceu 
pelo plano inclinado e o sensor mediu o intervalo de tempo entre as marcações 
presentes no carrinho. 
 Após o experimento, realizei a leitura dos resultados. Também foi possível 
repetir o experimento. Durante o experimento, o sensor capturou medidas de tempo 
nas marcações de 0 mm, 18 mm, 36 mm, 54 mm, 72 mm, 90 mm, 108 mm, 126 
mm,144 mm, 162 mm e 180 mm, devido às marcações presentes no carrinho. 
 
 
 
 
 
Para registrar os resultados, é criada a seguinte tabela: 
 
 
 
 
Após realizar as leituras, segui para a seção Avaliação de Resultados no 
experimento. Foram fornecidas questões para avaliar e interpretar os resultados 
obtidos nos experimentos. Com base nas observações feitas durante o experimento 
e nas medidas de tempo registradas, respondemos às questões de acordo com as 
conclusões obtidas, conforme segue: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Construa o gráfico S x t (Espaço x Tempo). 
Eixo X = T(s); Eixo Y = S(m). 
 
 
 
 
 
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? 
 Com base no gráfico Espaço x Tempo, a função representada é uma função 
de segundo grau ou uma função quadrática. Isso ocorre porque a relação entre o 
espaço percorrido (S) e o tempo (t) é descrita por uma equação do tipo S = a * t2 + b 
* t + c, onde "a", "b" e "c" são constantes. 
 Quanto ao coeficiente angular ou declividade da tangente do gráfico, ele 
representa a taxa de variação do espaço em relação ao tempo, ou seja, a velocidade 
instantânea do objeto em movimento. O coeficiente angular é dado pela derivada da 
função S(t) em relação ao tempo (dS/dt). 
 No caso de uma função quadrática, a derivada em relação ao tempo é uma 
função linear, representando a velocidade instantânea do objeto. A inclinação da reta 
tangente ao gráfico em um determinado ponto é igual à velocidade instantânea 
nesse ponto. Se a inclinação é positiva, indica que o objeto está se movendo em 
uma direção crescente no espaço. Se a inclinação é negativa, indica que o objeto 
está se movendo em uma direção decrescente no espaço. 
3. Construa o gráfico S x t2 (Espaço x Tempo2). 
Eixo X = T2(s2); Eixo Y = S(m) 
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? 
 Com base no gráfico "Espaço x Tempo2" apresentado, pode-se dizer que a 
função representada é uma função linear. Isso ocorre porque há uma relação direta 
e proporcional entre o espaço percorrido (S) e o quadrado do tempo (t2). 
 O coeficiente angular do gráfico linear representa a taxa de variação do 
espaço em relação ao tempo ao quadrado. Ele indica o quanto o espaço percorrido 
aumenta à medida que o tempo ao quadrado aumenta. O coeficiente angular, 
também conhecido como declividade da reta, é uma medida da velocidade média do 
objeto. 
 Se o coeficiente angular for positivo, indica que o espaço percorridoaumenta 
à medida que o tempo ao quadrado aumenta. Se o coeficiente angular for negativo, 
indica que o espaço percorrido diminui à medida que o tempo ao quadrado aumenta. 
 O valor absoluto do coeficiente angular também pode fornecer informações sobre a 
velocidade média do objeto, sendo maior para objetos que se deslocam mais 
rapidamente 
 
 
 
5. Calcule as velocidades para os pontos medidos t2, t4, t6, t8 e t10 e anote 
em uma tabela semelhante à demonstrada a seguir. 
 
Vm(trecho) = ∆S/∆t 
Intervalos Vm (m/s) 
S0 a S2 (∆S2) / (∆t2) 
S2 a S4 (∆S4) / (∆t4) 
S4 a S6 (∆S6) / (∆t6) 
S6 a S8 (∆S8) / (∆t8) 
S8 a S10 (∆S10) / (∆t10) 
 
Portanto: 
∆S2 = S2 - S0 = 0.036 - 0.018 = 0.018 m 
∆t2 = t2 - t0 = 0.362 - 0.338 = 0.024 s 
∆S4 = S4 - S2 = 0.054 - 0.036 = 0.018 m 
∆t4 = t4 - t2 = 0.3874 - 0.362 = 0.0254 s 
∆S6 = S6 - S4 = 0.072 - 0.054 = 0.018 m 
∆t6 = t6 - t4 = 0.4115 - 0.3874 = 0.0241 s 
∆S8 = S8 - S6 = 0.09 - 0.072 = 0.018 m 
∆t8 = t8 - t6 = 0.4345 - 0.4115 = 0.023 s 
∆S10 = S10 - S8 = 0.108 - 0.09 = 0.018 m 
∆t10 = t10 - t8 = 0.4564 - 0.4345 = 0.0219 s 
 
Dessa forma: 
Vm (S0 a S2) = ∆S2/∆t2 = 0.018/0.024 = 0.75 m/s 
Vm (S2 a S4) = ∆S4/∆t4 = 0.018/0.0254 = 0.7087 m/s 
Vm (S4 a S6) = ∆S6/∆t6 = 0.018/0.0241 = 0.746 m/s 
Vm (S6 a S8) = ∆S8/∆t8 = 0.018/0.023 = 0.7826 m/s 
Vm (S8 a S10) = ∆S10/∆t10 = 0.018/0.0219 = 0.8219 m/s 
 
 
 
 
 
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). 
 O gráfico "velocidade x tempo" em um Movimento Retilíneo Uniformemente 
Variado (MRUV) geralmente representa uma função linear, pois a relação entre a 
velocidade (v) e o tempo (t) é dada pela fórmula v = vo + at, onde vo é a velocidade inicial 
e a é a aceleração constante. 
 No MRUV, o coeficiente angular do gráfico representa a aceleração (a) do 
movimento. O coeficiente angular é determinado pela inclinação da reta no gráfico 
velocidade x tempo. Se a reta for inclinada para cima, indica um movimento com 
aceleração positiva, enquanto uma inclinação para baixo indica uma aceleração 
negativa. O valor absoluto do coeficiente angular corresponde ao valor da 
aceleração. Quanto maior a inclinação da reta, maior será a aceleração, e vice- 
versa. 
 Portanto, o coeficiente angular do gráfico "velocidade x tempo" no MRUV 
representa a aceleração do movimento e sua magnitude indica o quão rápido a 
velocidade está mudando com o tempo. 
 
8. Qual a aceleração média deste movimento? 
am = ∆V / ∆t 
No intervalo de tempo S0 a S2: 
∆V2 = V2 - V0 = 0.7087 - 0.75 = -0.0413 m/s 
∆t2 = t2 - t0 = 2 - 0 = 2 s 
am2 = ∆V2 / ∆t2 = -0.0413 / 2 = -0.02065 m/s² 
No intervalo de tempo S2 a S4: 
∆V4 = V4 - V2 = 0.746 - 0.7087 = 0.0373 m/s 
∆t4 = t4 - t2 = 4 - 2 = 2 s 
am4 = ∆V4 / ∆t4 = 0.0373 / 2 = 0.01865 m/s² 
No intervalo de tempo S4 a S6: 
∆V6 = V6 - V4 = 0.7826 - 0.746 = 0.0366 m/s 
∆t6 = t6 - t4 = 6 - 4 = 2 s 
am6 = ∆V6 / ∆t6 = 0.0366 / 2 = 0.0183 m/s² 
No intervalo de tempo S6 a S8: 
∆V8 = V8 - V6 = 0.8219 - 0.7826 = 0.0393 m/s 
∆t8 = t8 - t6 = 8 - 6 = 2 s 
am8 = ∆V8 / ∆t8 = 0.0393 / 2 = 0.01965 m/s² 
No intervalo de tempo S8 a S10: 
∆V10 = V10 - V8 = 0 - 0.8219 = -0.8219 m/s 
∆t10 = t10 - t8 = 10 - 8 = 2 s 
am10 = ∆V10 / ∆t10 = -0.8219 / 2 = -0.41095 m/s² 
 
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. 
 
 De acordo com o gráfico, a curva intersecta o eixo y em um valor próximo a 
0.75 m/s. Portanto, podemos considerar que a velocidade inicial do carrinho no 
instante t0 é aproximadamente 0.75 m/s. 
 
10. Diante dos dados obtidos e dos gráficos construídos, monte a 
função horária do experimento. 
S = S0 + V0t + 1/2at2 
Considerando os valores obtidos: 
Aceleração (a) = 0.132 m/s² 
Tempo (t) = valor do tempo no eixo x do gráfico 
Velocidade inicial (V0) = 0.75 m/s 
Posição inicial (S0) = valor da posição inicial no eixo y do gráfico 
Portanto, a função horária do experimento seria: 
S = S0 + 0.75t + 0.5 * 0.132 * t2 
 
11. Por que é possível afirmar que esse movimento é uniformemente 
variado? 
 Posso afirmar que esse movimento é uniformemente variado porque a 
aceleração (a) é constante ao longo do tempo. No gráfico da velocidade em função 
do tempo, observa-se que a velocidade aumenta de forma linear, indicando uma 
aceleração constante. Na função horária do movimento (S = S0 + V0t + 1/2at2), pude 
notar que o termo 1/2at2 indica uma variação quadrática no espaço em relação ao 
tempo, o que também é característico de um movimento uniformemente variado. 
 Portanto, a constância da aceleração nesse movimento indica que ele é 
uniformemente variado. 
 
12. Faça o experimento com a inclinação de 20° e compare os 
resultados. 
 Em uma inclinação de 20º, há uma alteração nas condições do movimento. 
Há um movimento em um plano inclinado, o que implica em uma mudança na 
aceleração do corpo. 
 Essa mudança na aceleração afeta as medidas de velocidade e posição do 
corpo ao longo do tempo, e consequentemente, a função horária do movimento se 
torna diferente da obtida anteriormente. 
2.2 ETAPA 2 – PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
 Primeiramente, nivelei a base do plano inclinado utilizando o nível bolha. 
Clicando sobre o nível bolha na bancada, ele foi arrastado até a posição indicada no 
plano inclinado. Para garantir o nivelamento, cliquei com o botão direito do mouse no 
nível bolha e selecinei a opção "Nivelar base". 
 Em seguida, ajustei a posição do sensor na distância desejada. Clicando 
sobre o sensor, arrastou-se o mouse até obter a posição desejada. O sensor foi 
posicionado na marca de 300 mm na régua. 
 Para regular a inclinação da rampa, utilizei o fuso elevador. O ângulo de 
inclinação do plano foi ajustado para 20°. 
 Para ligar o multicronômetro, coloquei a fonte de alimentação na tomada 
arrastando-a para a posição desejada. Em seguida, conectei o cabo do sensor na 
porta S0 do cronômetro, arrastando-o para a posição correta. Para ligar o 
cronômetro, cliquei no botão "Power" e selecionei o idioma desejado. 
 Selecionei a função "F2 VM 1 SENSOR". Inseri a largura do corpo de prova, 
ajustando o valor para 50 mm. Confirmei o valor. 
 Em seguida, realizei o ensaio com o corpo de prova oco. Posicionei o corpo 
de prova oco no plano inclinado arrastando-o para a posição desejada. Verifiquei os 
resultados no display do multicronômetro. Observei o resultado exibido, assim como 
a velocidade linear no intervalo. O procedimento foi repetido mais duas vezes com o 
corpo de prova oco. 
 Para o ensaio com o corpo de prova maciço, repetiu-se o procedimento 
anterior. Realizei o ensaio com o corpo de prova maciço, também repetindo-o três 
vezes. 
 Ao finalizar os experimentos, segui para a seção "Avaliação de Resultados", 
respondendo de acordo com as observações feitas durante os experimentos, 
conforme se segue 
 
1. Anote na Tabela a seguir os valores obtidos no experimento. Houve 
diferença entre as velocidades dos corpos de prova ensaiados? Se sim, 
intuitivamente, qual seria o motivo? 
 
 Sim, houve diferença entre as velocidades dos corpos de prova ensaiados. O 
motivo para essa diferença pode ser atribuído às características físicas dos corpos 
de prova. O cilindro oco e o cilindro maciço possuem diferentes distribuições de 
massa em relação ao eixo de rotação, o que afeta o momento de inércia de cada 
corpo. 
 O momento de inércia é uma grandeza que mede a resistência de um objeto 
à mudança de sua velocidade angular. No caso do movimento rotacional em um 
plano inclinado, o momento de inércia do corpo de prova está diretamente 
relacionado à velocidade angular, que, por sua vez, influencia a velocidade linear. 
 O cilindro oco possui maior momento de inércia em relação ao cilindro maciçodevido à sua distribuição de massa mais distante do eixo de rotação. Isso significa 
que, para uma mesma altura e ângulo de inclinação do plano, o cilindro oco terá 
uma velocidade angular menor do que o cilindro maciço. Consequentemente, a 
velocidade linear do cilindro oco será menor em comparação com o cilindro maciço. 
 Portanto, a diferença nas velocidades dos corpos de prova ensaiados pode 
ser atribuída às diferenças nos momentos de inércia causadas pela distribuição de 
massa de cada corpo. 
 
2. Com as informações a seguir 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 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 
Para o cilindro oco: 
m = 110 g = 0.11 kg 
r1 = di/2 = 40 mm/2 = 0.02 m 
r2 = de/2 = 50 mm/2 = 0.025 m 
V(cilindro oco)
 = 0.909290 m/s 
I(cilindro oco)
 = (1/2) * m * (r12 + r22) = (1/2) * 0.11 * (0.022 + 0.0252) = 
0.000056375kg.m² 
w(cilindro oco)
 = V / r2 = 0.909290 / 0.025 = 36.3716 rad/s 
Kt(cilindro oco) = (1/2) * m * V2 = (1/2) * 0.11 * 0.9092902 = 0.0458684 J 
Altura da descida = 0.909290 m 
Kr(cilindro oco) = (1/2) * 0.000056375* 36.37162 = 0.0372890 J 
K(cilindro oco)
 = 0.0458684 J + 0.0372890 J = 0.083157 J 
U(cilindro oco)
 = 0.11 kg * 9.8 m/s2 * 0.909290 m = 0.9896 J 
ER%(cilindro oco) = ((0.833157 J - 0.9896 J) / 0. 0.9896 J) * 100 = 91.6737%. 
 
 
Para o cilindro maciço: 
m = 300 g = 0.3 kg 
r = de/2 = 50 mm/2 = 0.025 m 
V(cilindro maciço)
 = 0.993982 m/s 
I(cilindro maciço)
 = (1/2) * m * r2 = (1/2) * 0.3 * 0.0252 = 0.00009375 kg.m² 
w(cilindro maciço)
 = V / r = 0.993982 / 0.025 = 39.7593 rad/s 
Kt(cilindro maciço)
 = (1/2) * m * V2 = (1/2) * 0.3 * 0.9939822 = 0.148457 J 
 
Altura da descida = 0.993982 m 
Kr(cilindro maciço)
 = (1/2) * 0.00009375 * 39.75932 = 0.1482 J 
K(cilindro maciço)
 = 0.148457 J + 0.1482 J = 0.296657 J 
U(cilindro maciço)
 = 0.3 kg * 9.8 m/s2 * 0.993982 m = 2.9356 J 
ER%(cilindro maciço)
 = [(2.9356 - 0.296657) / 2.9356] * 100 = 89.8681% 
 
 
 
3. É certo afirmar que a energia potencial gravitacional é igual a soma 
das energias cinéticas de translação e rotação? Por quê? 
 
 Não é correto afirmar que a energia potencial gravitacional é igual à soma 
das energias cinéticas de translação e rotação. A energia potencial gravitacional e as 
energias cinéticas de translação e rotação são formas diferentes de energia e não 
podem ser diretamente somadas entre si. 
 A energia potencial gravitacional está relacionada à altura de um objeto em 
relação a um ponto de referência e é determinada pela massa do objeto, a 
aceleração da gravidade e a altura em que se encontra. É a energia associada à 
posição do objeto em um campo gravitacional. 
 Por outro lado, as energias cinéticas de translação e rotação estão 
relacionadas ao movimento do objeto. A energia cinética de translação está 
associada ao movimento linear do objeto, enquanto a energia cinética de rotação 
está associada ao movimento rotacional do objeto em torno de um eixo. Ambas as 
energias são determinadas pela massa do objeto e sua velocidade linear ou angular, 
respectivamente. 
 Portanto, a energia potencial gravitacional e as energias cinéticas de 
translação e rotação são grandezas distintas e não podem ser diretamente 
somadas. Cada uma delas descreve um aspecto diferente do comportamento 
energético do objeto. 
 
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? 
 
ER% = |(K - U)/U| * 100% 
ER% = |(0.083157 J - 0.9896 J)/0.9896 J| * 100% 
ER% = |-0.906443 J/0.9896 J| * 100% 
ER% = 0.9161 * 100% 
ER% = 91.61% 
Se o valor do erro for maior que zero, significa que a energia não foi 
conservada durante a descida do corpo pelo plano, o que pode ter ocorrido devido a 
diversos fatores, como o atrito entre o corpo e o plano, a resistência do ar, a 
deformação do corpo durante a descida, entre outros. 
 
 
5. Como você definiria a conservação da energia em termos das 
energias envolvidas neste experimento? 
 
 A conservação da energia pode ser definida como a manutenção da 
quantidade total de energia ao longo do movimento do corpo de prova. Durante o 
experimento, diferentes formas de energia estão envolvidas, como a energia 
potencial gravitacional, a energia cinética de translação e a energia cinética de 
rotação. 
 A energia potencial gravitacional está presente no início do movimento, 
quando o corpo de prova está no topo do plano inclinado. De acordo que o corpo 
desce, essa energia é convertida em energia cinética de translação e energia 
cinética de rotação. 
 A energia cinética de translação está relacionada ao movimento do corpo 
como um todo, considerando sua velocidade linear. Já a energia cinética de rotação 
está associada à rotação do corpo em torno do seu eixo. 
 A conservação da energia ocorre quando a quantidade total de energia se 
mantém constante durante todo o movimento. No caso deste experimento, a energia 
potencial gravitacional é convertida em energia cinética de translação e energia 
cinética de rotação à medida que o corpo de prova desce pelo plano inclinado. 
 Embora haja perdas de energia devido a fatores como atrito e dissipação térmica, a 
soma das energias cinéticas e a energia potencial gravitacional inicial devem ser 
constantes ao longo do movimento, de acordo com o princípio da conservação da 
Energia. 
 
2.3 ETAPA 3 – LANÇAMENTOS HORIZONTAIS E COLISÕES 
 
 Parte 1 – lançamentos horizontais: 
 Acessei a câmera "EPIs" permitindo a visualização do armário de 
Equipamentos de Proteção Individual (EPIs). No caso desse experimento, foi 
necessário utilizar o jaleco. 
 Para preparar o experimento, moveu-se um papel ofício para colocá-lo sob o 
lançador. Cliquei com o botão direito do mouse nos papéis e selecionou-se a opção 
"Colocar sob o lançador". Utilizei o prumo de centro para marcar a projeção 
ortogonal do final da rampa sobre o papel. Para isso, cliquei com o botão direito do 
mouse no prumo e selecionou-se a opção "Marcar origem". Essa ação resultou em 
uma linha no papel, indicando a posição inicial para a medida do alcance horizontal. 
 Em seguida, posicionei o papel carbono sobre a folha de papel ofício. 
Para os lançamentos horizontais, coloquei a esfera metálica 2 no lançador 
horizontal. Uma nova janela foi exibida com as opções de altura, onde escolheu-se a 
opção de posicionar a esfera metálica a uma altura de 100 mm. 
 Ao realizar o lançamento, observei que a esfera entrava em contato com o 
papel carbono, deixando uma marca na folha de papel ofício, e retornava à sua 
posição inicial. Repeti esse procedimento até que a esfera fosse lançada 5 vezes da 
altura indicada. 
 Após obter os dados, avaliei-os. Removi o papel carbono. Utilizei o compasso 
para fazer uma circunferência que envolvia todas as marcações feitas na folha. Em 
seguida, assinalei o centro da circunferência com a caneta. 
 Para medir o alcance e calcular a velocidade, utilizei régua. Utilizei a régua 
para medir a primeira marcação. Foi possível visualizar a escala da régua. 
 Utilizando a régua, encontrei o valor médio do alcance horizontal para os 
lançamentos realizados. Em seguida, calculei a velocidade da esfera metálica no 
momento em que ela deixou a rampa utilizando as equações apresentadas no 
sumário teórico deste laboratório virtual. 
 Por fim, descartei a folha de papel utilizada. Dessa forma, finalizei o 
experimento, garantindo a correta manipulação dos equipamentos e a realização 
das etapas conforme descrito nas instruções. 
Parte 2 – Encontrando as massas (Colisões): 
 Primeiramente, assegurei-me que a balança estivesseligada. Em seguida, a 
esfera metálica 1 foi movida para a balança. A massa da esfera foi verificada em 
gramas. 
 Posteriormente, a esfera metálica 1 foi retornada para sua posição inicial. Em 
seguida, a esfera metálica 2 foi movida para a balança da mesma forma, verificando- 
se sua massa em gramas. Após isso, a esfera metálica 2 também foi retornada para 
sua posição inicial e a balança foi desligada. 
 Para preparar o experimento, o papel ofício foi posicionado sob o lançador. O 
prumo de centro foi utilizado para marcar a projeção ortogonal do final da rampa 
sobre o papel. Isso resultou em uma linha no papel, indicando a posição inicial para 
a medida do alcance horizontal. 
 Em seguida, o papel carbono foi posicionado sobre a folha de papel ofício. 
 Para promover as colisões, a esfera foi colocada no lançador. A esfera 
metálica 1 foi posicionada na altura de 0 mm, observando que ela permaneceu 
parada no final da rampa. A esfera metálica 2 foi posicionada na altura de 100 mm. 
 O procedimento de colisões foi repetido até que as esferas colidissem e 
fossem lançadas 5 vezes a partir das alturas indicadas. 
 Após obter os dados, o papel carbono foi removido da folha de papel. Utilizei 
o compasso para fazer duas circunferências envolvendo todas as marcações 
causadas por uma mesma esfera na folha de papel ofício. Os centros das 
circunferências foram assinalados com a caneta. 
 Para medir os alcances e calcular as velocidades foi usada a régua. Uma 
janela com a graduação detalhada da régua foi aberta. A primeira marcação foi 
medida com a régua. Foi possível visualizar a escala da régua. 
 Utilizando a régua, encontrei o valor médio do alcance horizontal da esfera 
que produziu as marcações no papel. Em seguida, calculei o valor da velocidade 
para cada esfera metálica imediatamente após a colisão, utilizando as equações 
apresentadas no sumário teórico do laboratório virtual. 
 Para finalizar o experimento, descartei a folha de papel utilizada. Dessa 
forma, todas as etapas foram concluídas de acordo com as instruções. 
 Por fim, após analisar todos os resultados, segui para a seção "Avaliação de 
Resultados" presente no roteiro do experimento, respondendo de acordo com as 
observações realizadas durante o experimento, conforme se segue: 
 
 
1. Qual foi o valor médio do alcance horizontal para os lançamentos 
Realizados? 
 
Valor médio do alcance horizontal para os lançamentos = 28,4cm 
 
2. Qual a velocidade da esfera metálica quando ela perde contato com a 
Rampa? 
 
Tempo de queda (t): 
t = √(2H/g) 
t = √(2 * 0.1 / 9.8) 
t ≈ 0.14 segundos 
Velocidade na direção vertical (vy): 
vy = √(2gH) 
vy = √(2 * 9.8 * 0.1) 
vy ≈ 1.4 m/s 
Velocidade na direção horizontal (vx): 
vx = A / t 
vx = 0.284 / 0.14 
vx ≈ 2.03 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 primeira esfera produz a circunferência mais à direita da folha, uma vez 
que é lançada após a colisão. Já a segunda esfera produz a circunferência mais à 
esquerda da folha. 
 
4. Qual o alcance de cada esfera metálica no ensaio de colisão? 
 
Valor médio do alcance horizontal da segunda esfera = 3cm 
Valor médio do alcance horizontal da primeira esfera = 26,5cm 
 
5. Qual a velocidade de cada uma das esferas metálicas logo após a 
Colisão? 
 
Coeficiente de restituição (e) = |𝑣𝑣' − 𝑣𝑣'| / |𝑣𝑣 − 𝑣𝑣| 
Massa da Esfera 1 = 24.1 g 
Massa da Esfera 2 = 24.3 g 
Valor médio do alcance horizontal da Esfera 1 = 26.5 cm 
Valor médio do alcance horizontal da Esfera 2 = 3 cm 
Valor médio do alcance horizontal da Esfera 1 = 26.5 cm = 0.265 m 
Para Esfera 1: 
t = A / 𝑣𝑣 
t = 0.265 m / 𝑣𝑣 
H = 0 mm (altura em relação ao solo) 
vy = √(2gH) 
vy = 0 m/s 
vx = A / t 
vx = 0.265 m / t 
e = |𝑣𝑣' − 𝑣𝑣'| / |𝑣𝑣 − 𝑣𝑣| 
e = |v1 - 0| / |0 - 𝑣𝑣| 
Portanto, para a Esfera 1: 
e = 1 
|v1 - 0| / |0 - 𝑣𝑣| = 1 
|v1| / |𝑣𝑣| = 1 
|v1| = |𝑣𝑣| 
Portanto, a velocidade da Esfera 1 após a colisão é igual à sua velocidade na 
direção horizontal antes da colisão, que é o valor médio do alcance horizontal da 
Esfera 1: 
v1 = 0.265 m/s 
Para esfera 2: 
Valor médio do alcance horizontal da Esfera 2 = 3 cm = 0.03 m 
t = A / 𝑣𝑣 
t = 0.03 m / 𝑣𝑣 
vy = √(2gH) 
vy = √(2 * 9.8 m/s^2 * 0.1 m) 
vy = √(1.96 m^2/s^2) 
vy = 1.4 m/s 
vx = A / t 
vx = 0.03 m / t 
e = |𝑣𝑣' − 𝑣𝑣'| / |𝑣𝑣 − 𝑣𝑣| 
e = |v2 - 0| / |0 - 𝑣𝑣| 
e = 1 
|v2 - 0| / |0 - 𝑣𝑣| = 1 
|v2| / |𝑣𝑣| = 1 
|v2| = |𝑣𝑣| 
Assim, a velocidade da Esfera 2 após a colisão é igual à sua velocidade na 
direção horizontal antes da colisão, que é o valor médio do alcance horizontal da 
Esfera 2: 
v2 = 0.03 m/s 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.4 ETAPA 4 – CALORIMETRIA 
 
 Assegurei a determinação da capacidade térmica de um calorímetro. Para 
isso, foi acessada a câmera "EPI". 
 O armário foi aberto, permitindo o acesso aos Equipamentos de Proteção 
Individual (EPIs) necessários para o experimento. Os EPIs utilizados foram o jaleco 
e os óculos de proteção. 
 A câmera "Bancada" foi acessada para prosseguir com o experimento. 
 Para tarar a balança, o béquer foi posicionado sobre ela. Em seguida, a 
câmera "Balança" foi acessada para visualizar o béquer na balança. 
 Liguei a balança. Para desprezar a massa do béquer, a balança foi tarada. O 
béquer foi então retornado para a bancada. 
 A câmera "Bancada" foi acessada novamente para retornar à tela inicial do 
experimento. 
 Primeira Parte (Adicionando água no béquer): Para adicionar água no béquer, 
transferi 100 mL de água com a pisseta. A pisseta foi pressionada para inserir água 
no béquer, e a quantidade de água adicionada foi observada através da escala 
exibida no canto da tela. 
 Para medir a massa da água, o béquer com a água foi colocado sobre a 
balança. Acessei a camerâ "Balança" para visualizar a medição da massa. O valor 
da massa exibido pela balança foi observado e anotado. Em seguida, o béquer foi 
retirado da balança. Retornei à tela inicial do experimento. 
 Para ajustar o aquecimento, o béquer foi posicionado sobre o sistema de 
aquecimento. Verifiquei que o béquer se posicionou corretamente no sistema de 
aquecimento. Acessei a camerâ de "Aquecimento" para visualizar o sistema em 
questão. 
 Liguei o sistema de aquecimento. A chama do bico de Bunsen foi observada 
para garantir seu funcionamento adequado. 
 A velocidade de aquecimento do fluido contido no béquer foi ajustada clicando 
e arrastando. Em seguida acessei a câmera "Bancada" para retornar à tela inicial do 
experimento. 
 Para medir a temperatura de aquecimento, foi necessário clicar com o botão 
direito do mouse sobre o termômetro e selecionar a opção "Medir béquer". A 
temperatura da água em aquecimento foi observada no canto da tela. 
 O aquecimento da água foi aguardado até atingir aproximadamente 80°C. Em 
seguida, o sistema de aquecimento foi desligado. 
 Para retirar o béquer do sistema de aquecimento, clicou-se com o botão 
direito do mouse sobre o béquer e selecionou-se a opção "Colocar na mesa". Vale 
ressaltar que só foi possível remover o béquer do sistema de aquecimento se o bico 
de Bunsen estivesse desligado. Em seguida, acessei a câmera "Bancada" para 
retornar à tela inicial do experimento. 
 Para medir a temperatura inicial do calorímetro, utilizei o termômetro. A 
temperatura inicial do calorímetro foi observada e anotada. 
 Para adicionar água ao calorímetro, a água aquecida contida no béquer foi 
transferida para ele. Observei que a água foi adicionada ao calorímetro. 
 Para acelerar a troca térmica entre o calorímetro e a água aquecida, agitei o 
conteúdo do calorímetro. 
 Em seguida, a temperatura no calorímetro foi medida com o termômetro. A 
temperatura do calorímetro foi observada, aguardando-se até que ela se 
estabilizasse, e seu valor foi anotado como Tc. 
 Para desmontar o experimento, a água foiretirada do calorímetro e o 
termômetro foi desligado. 
 Segunda Parte (Adicionando óleo no béquer): Inicialmente, transferi 100 mL 
de óleo para um béquer, utilizando a pisseta. Em seguida, pressionou-se a pisseta 
para inserir o óleo no béquer, observando a quantidade adicionada por meio da 
escala exibida no canto da tela. Após, retornei a pisseta para a bancada. 
 Para medir a massa do óleo, acessei a câmera "Balança" e verifiquei se ela 
estava ajustada corretamente, apresentando um valor negativo equivalente à massa 
do béquer. Caso estivesse ajustada, colocou-se o béquer, com o óleo, sobre a 
balança. Observei e anotei o valor da massa. Em seguida, retirei o béquer da 
balança. No caso de a balança não estar ajustada corretamente, repetiu-se o 
procedimento de tara da balança conforme demonstrado na parte I. 
 Prosseguindo, posicionei o béquer sobre o sistema de aquecimento. Acessei 
a câmera "Aquecimento" para visualizar o sistema em questão e, em seguida, liguei 
o sistema de aquecimento. Observei a chama do bico de Bunsen para assegurar 
seu funcionamento adequado. 
 Para medir a temperatura de aquecimento do óleo, utilizei o termômetro. A 
temperatura do óleo em aquecimento foi exibida no canto da tela. Aguardei o 
aquecimento do óleo até atingir aproximadamente 80°C e, então, desliguei o sistema 
de aquecimento. Acessei novamente a câmera "Aquecimento". Ressalta-se a 
importância de garantir que o bico de Bunsen este ja desligado antes de remover o 
béquer do sistema de aquecimento. Em seguida, coloquei o béquer na mesa. 
 Retornei à tela inicial do experimento. Utilizei o termômetro para medir a 
temperatura inicial do calorímetro. Observei e anotei a temperatura inicial do 
calorímetro. 
 A próxima etapa consistiu em adicionar o óleo aquecido, contido no béquer, 
ao calorímetro. Notou-se que a água foi adicionada ao calorímetro. 
 Com o objetivo de acelerar a troca térmica entre o calorímetro e o óleo 
aquecido, agitei o conteúdo do calorímetro. Após aguardar a estabilização da 
temperatura do calorímetro, medi a sua temperatura. Observei a temperatura do 
calorímetro, aguardei até que ela se estabilizasse e anotei o seu valor. 
 Por fim, para desmontar o experimento, retirei o óleo do calorímetro e 
desliguei o termômetro. 
 Após concluir essas etapas, segui para a seção "Avaliação de Resultados" e 
respondi de acordo com as observações realizadas durante o experimento. 
 
 
Parte 1: 
 
A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípio 
da conservação de energia: 
 
QCEDIDO = QRECEBIDO 
QCEDIDO PELA ÁGUA QUENTE = QABSORVIDO PELO CALORÍMETRO 
m1c (T1 - Tf) = C (Tf - TC) 
C = m1c (T1 - Tf) / (Tf - TC) 
Onde: 
C = capacidade térmica do calorímetro; 
m1 = massa de água; 
c = calor específico da água (1cal/g °C); 
T1= temperatura da água quente; 
Tf = temperatura final de equilíbrio sistema; 
TC = temperatura no interior do calorímetro 
 
1. Com os dados obtidos, calcule a capacidade térmica do calorímetro: 
C = (m1 * c * (T1 - Tf)) / (Tf - TC) 
m1 = 102.42 g 
c = 1 cal/g °C 
T1 = temperatura inicial do calorímetro = 25.3 ºC 
Tf = temperatura final de equilíbrio do sistema = 75.8 ºC 
TC = temperatura no interior do calorímetro = 80.9 ºC 
C = (102.42 * 1 * (25.3 - 75.8)) / (75.8 - 80.9) 
C = (102.42 * 1 * (-50.5)) / (-5.1) 
C = (-5186.71) / (-5.1) 
C ≈ 1016.63 cal/°C 
 
Parte 2: 
A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípio 
da conservação de energia: 
QCEDIDO = QRECEBIDO 
QCEDIDO PELO ÓLEO QUENTE = QABSORVIDO PELO CALORÍMETRO 
m1c (T1 - Tf) = C (Tf - TC) c = C (Tf - TC) / m1 (T1 – Tf) 
Onde: 
C = capacidade térmica do calorímetro; 
m1 = massa de óleo; 
c = calor específico do óleo; 
T1= temperatura do óleo quente; 
Tf = temperatura final de equilíbrio sistema; 
TC = temperatura no interior do calorímetro. 
1. Com os dados obtidos, calcule o calor específico do óleo. Compare o 
valor obtido com valores de calor específico de óleos vegetais encontrados na 
internet. Justifique eventuais diferenças. 
 
Massa de óleo (m1) = 97.13 g 
Temperatura inicial do calorímetro (Tc) = 25.6ºC 
Temperatura final de equilíbrio do sistema (Tf) = 81ºC 
Temperatura no interior do calorímetro (TC) = 71.3ºC 
Capacidade térmica do calorímetro (C) ≈ 1016.63 cal/°C 
c = C * (Td - TC) / (m1 * (Tc - Td)) 
c = 1016.63 cal/°C * (81ºC - 71.3ºC) / (97.13 g * (25.6ºC - 81ºC)) 
c ≈ 1016.63 cal/°C * 9.7ºC / (-7568.6 g * -55.4ºC) 
c ≈ -10062.11 cal / (-417949.24 g * °C) 
c ≈ 0.024 cal/g°C 
 Com base na literatura, os valores típicos de calor específico de óleos 
vegetais variam entre 1,9 a 2,8 cal/g°C. No entanto, é importante ressaltar que esses 
valores podem variar dependendo da fonte, da composição específica do óleo e das 
condições de medição. 
 No experimento realizado, o valor obtido para o calor específico do óleo foi 
aproximadamente 0,024 cal/g°C. Esse valor é consideravelmente menor do que os 
valores típicos encontrados na literatura para óleos vegetais. Essa diferença pode 
ser atribuída a vários fatores, tais como: 
- Composição específica do óleo: O óleo utilizado no experimento pode ter 
uma composição diferente dos óleos vegetais utilizados nas referências 
encontradas. Diferentes ácidos graxos e outros componentes presentes no óleo 
podem influenciar o calor específico. 
- Erros de cálculo. 
- Erros experimentais: O experimento em si pode ter envolvido erros 
experimentais que afetaram a precisão dos resultados, como medições imprecisas 
de temperatura ou massa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 CONCLUSÃO 
 
 No decorrer dos quatro experimentos realizados, pude aprofundar meu 
conhecimento e compreensão em diferentes conceitos da física. Através da 
caracterização do movimento de um objeto, explorei o deslocamento, a velocidade 
média e a aceleração média, compreendendo a relação entre essas grandezas e a 
variação no tempo. Foi possível interpretar e analisar gráficos que representavam 
essas variáveis físicas, o que contribuiu para a capacidade de visualizar e 
interpretar diferentes padrões de movimento. 
 Na segunda etapa, concentrei a atenção nos processos de transformação de 
energia durante um movimento, levando em consideração o princípio da 
conservação de energia. Consegui explorar como a energia mecânica se transforma 
entre diferentes formas, como energia cinética e energia potencial, e como essa 
transformação afeta o movimento do objeto em questão. Compreender esse princípio 
me permitiu reconhecer e analisar as diferentes formas de energia 
envolvidas em um sistema físico. 
 No terceiro experimento, foi dedicado ao estudo das colisões, identificando os 
diferentes tipos de colisões e suas características. Fui capaz de analisar as 
propriedades e descrever o comportamento dos corpos antes e depois da colisão, 
aplicando o princípio da conservação de energia nesse contexto. Essa experiência 
me proporcionou uma visão mais aprofundada sobre a conservação de energia em 
colisões e como ela influencia o movimento dos objetos envolvidos. 
 Por fim, na quarta etapa, foi explorado os fenômenos relacionados à troca de 
energia térmica entre corpos. Determinando a capacidade térmica de um calorímetro 
e utilizamos esse dado para calcular o calor específico de diversas substâncias. 
 Compreendendo como a energia térmica se transfere entre os corpos e como a 
quantidade de energia transferida está relacionada às propriedades específicas das 
substâncias. Essa etapa me permitiu aplicar conceitos de termodinâmica e expandir 
meu entendimento sobre a transferência de energia térmica. 
 Em resumo, ao realizar esses quatro experimentos, tive a oportunidade de 
aprofundar meu conhecimento em diferentes áreas da física, como cinemática, 
conservação de energia, colisões e termodinâmica. Cada etapa contribuiu para 
minha compreensão dos princípios fundamentais que regem o comportamento dos 
corpos no espaço e as diferentes formas de energia envolvidas nesses processos.