Relatório Lab Física

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FACULDADE BRASILEIRA 
DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE FÍSICA 
CURSOS: ENGENHARIA MECÂNICA E ENGENHARIA CIVIL
PROFESSOR: LUCAS ZAMPIROLE BRANDÃO
 
 
 
RELATÓRIO DAS AULAS PRÁTICAS 
 
 
 
ALAN VIRGINIO DAS NEVES
LUCAS GRACIOTTI QUEIROZ
LUIZ FELIPE MONTEIRO DE MATTOS
VITOR DOS SANTOS PEREIRA
YAN DE PAIVA PEDREIRA
TURMA:ECI-EME9NA
 
 
 
 
VITÓRIA
04/2022 
ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Experimento 01: Adição de Forças
O experimento de adição de forças tem por finalidade determinar a força resultante de dois vetores. Para esse experimento foi utilizado 3 massas especificas, com valores de massa determinados na balança, onde foi efetuado a pesagem dos elementos, sendo uma direcionada a um vetor, massa 1, e as outras duas direcionada ao outro vetor, a soma da massa 2 com a 3. 
No experimento são penduradas a massa 1 = 50,01 g em um barbante, originando uma força P = 0,4905N e no outro vetor são pendurados a massa 2 e 3 com soma de 101,08 g, originando uma força P = 0,9915N. Calculamos a força P através da formula P=m.g.
Durante o experimento utilizamos o transferidor para formar um ângulo de 60º entre os vetores e na outra ponta do barbante colocamos o dinamômetro para medir a força resultante. Penduramos o dinamômetro na horizontal através de uma haste, com o objetivo de ficar na mesma direção dos barbantes e assim coincidimos o nó dos barbantes com o centro do transferidor para obter a força resultante. Foram utilizados 3 dinamômetros nesse experimento, segue abaixo os resultados:
Dinamômetro 1: 1,4N
Dinamômetro 2: 1,33N
Dinamômetro 3: 1,62N
Conforme os cálculos abaixo o dinamômetro que foi mais coerente ao cálculo teórico foi o dinamômetro 2.
FR² = u² + v² + 2.u.v.cosα
FR² = 0,4905² + 0,9915² + 2.0,4905.0,9915.cos60
FR = 1,30N
De acordo com os estudos e análise do experimento, definimos que essa divergência pode ser pelas condições do dinamômetro não estar calibrado ou não estar 100% na horizontal, além do transferidor e o barbante não serem tão precisos. O mesmo se encontra quando definimos a força resultante adotando um ângulo de 45º para fazer o experimento novamente. Segue abaixo os resultados:
Dinamômetro 1: 1,54N
Dinamômetro 2: 1,4N
Dinamômetro 3: 1,82N
Conforme os cálculos abaixo o dinamômetro que foi mais coerente ao cálculo teórico foi o dinamômetro 2.
FR² = u² + v² + 2.u.v.cosα
FR² = 0,4905² + 0,9915² + 2.0,4905.0,9915.cos45
FR = 1,38N
Atividades
1) Determinar o módulo da força resultante entre F1 e F2 pelo processo do
paralelogramo (desenhar o paralelogramo em papel milimetrado ).
Adote: escala 1N = 10cm. Informar o valor encontrado:
FR= 1,30N
2) Comparar o resultado obtido com o valor indicado no dinamômetro.
R: Resultado obtido foi de FR = 1,30N, o resultado no dinamômetro que mais se aproximou foi de FR = 1,33N.
3) Calcular o módulo da força resultante, utilizando a Lei dos cossenos:
FR² = F1² + F2² + 2.F1.F2.cosα
FR² = u² + v² + 2.u.v.cosα
FR² = 0,4905² + 0,9915² + 2.0,4905.0,9915.cos60
FR = 1,30N
4) O valor calculado foi esperado? Justifique.
R: Sim. De acordo com o experimento chegamos a um valor aproximado ao calculado, não foi preciso, por alguns fatores que influenciaram o resultado final, como a não calibração no dinamômetro, a fixação do dinamômetro não esta com 90º e os equipamentos não serem tão precisos. 
5) Repetir o experimento para um ângulo de 45°.
Dinamômetro 1: 1,54N
Dinamômetro 2: 1,4N
Dinamômetro 3: 1,82N
Conforme os cálculos abaixo o dinamômetro que foi mais coerente ao cálculo teórico foi o dinamômetro 2.
FR² = u² + v² + 2.u.v.cosα
FR² = 0,4905² + 0,9915² + 2.0,4905.0,9915.cos45
FR = 1,38N
Experimento 02: Pêndulo Simples
O experimento do pêndulo simples tem como objetivo determinar o período de oscilação de um pêndulo físico e compara-lo com o valor teórico. O pêndulo simples é um sistema composto por um fio, preso a um suporte, cuja extremidade contém um corpo que pode movimentar-se livremente. Quando o instrumento está parado, ele permanece em uma posição fixa. Para esse experimento nos utilizamos um corpo de massa m = 50,5g, um comprimento de 80cm de fio e variamos a amplitude em 10,15,20cm e uma amplitude bem grande onde adotamos 50cm, com o objetivo de obter o período para 10 oscilações, segue abaixo os resultados:
	EXPERIMENTO: PENDULO SIMPLES - VARIANDO A AMPLITUDE
	UNIDADE
	L CORDA
	80
	80
	80
	80
	CM
	MASSA
	50,5
	50,5
	50,5
	50,5
	G
	AMPLITUDE
	10
	15
	20
	50
	CM
	TEMPO 1
	18,43
	18,46
	18,5
	18,9
	S
	TEMPO 2
	18,45
	18,4
	18,44
	19,13
	S
Observando os valores da tabela, pode-se notar que os valores do
Período não variam (variam, não variam) muito para as diversas
variações de amplitude, isso nos permite concluir que o período de
oscilação não depende (depende, não depende) da amplitude de oscilação.
No segundo momento nos executamos o experimento variando a massa do corpo, que fica pendurado na extremidade do fio, utilizamos os corpos de massa m = 50,5g, 100,6g e 151,6g e um comprimento de 80cm de fio, para a amplitude de 10cm, com o objetivo de obter o período para 10 oscilações, segue abaixo os resultados:
	EXPERIMENTO: PENDULO SIMPLES - VARIANDO A MASSA
	UNIDADE
	L CORDA
	80
	80
	80
	CM
	MASSA
	50,5
	100,6
	151,6
	G
	AMPLITUDE
	10
	10
	10
	CM
	TEMPO 1
	18,43
	18,41
	18,66
	S
	TEMPO 2
	18,45
	18,37
	18,66
	S
Observando a tabela, podemos notar que os valores dos períodos não variam (variam, não variam) muito, para diferentes variações de massa, isso nos permite concluir que o período de oscilações não depende (depende, não depende) da massa do pêndulo.
Enunciar a 2º lei do pêndulo simples, a que relaciona período de oscilações com a massa do pêndulo:
Por que determinar o tempo de 10 oscilações, quando se deseja o tempo de uma oscilação? 
Para pequenas amplitudes, o período de um pêndulo simples independe (depende, independe) da amplitude.
Para uma mesma amplitude, se aumentarmos a massa do pêndulo, o período não se altera (aumenta, diminui, não se altera). 
Se para efetuar uma oscilação completa o tempo foi de 0,15s, concluímos que o período vale 0,15s e a frequência 6,67Hz.
No terceiro momento nos executamos o experimento variando o comprimento do fio, utilizamos o corpo de massa m = 50,5g e os comprimentos de 80, 70, 60, 50, 40 e 30cm de fio, para a amplitude de 10cm, com o objetivo de obter o período para 10 oscilações, segue abaixo os resultados:
	EXPERIMENTO: PENDULO SIMPLES - VARIANDO O L DA CORDA
	 
	 
	UNIDADE
	L CORDA
	80
	70
	60
	50
	40
	30
	CM
	MASSA
	50,5
	50,5
	50,5
	50,5
	50,5
	50,5
	G
	AMPLITUDE
	10
	10
	10
	10
	10
	10
	CM
	TEMPO 1
	18,43
	17,5
	16,5
	14,8
	13,47
	11,8
	S
	TEMPO 2
	18,45
	17,3
	15,9
	14,97
	13,72
	11,94
	S
Observando os valores da tabela, pode-se notar que os valores do
Período variam (variam, não variam) muito para as diversas
variações de comprimento, isso nos permite concluir que o período de
oscilação depende (depende, não depende) do comprimento do fio.
Atividade
1) Fazer o gráfico T=f(L), em papel milimetrado.
2) Qual o aspecto do gráfico T=f(L)?
3) Qual o aspecto do gráfico T²=f(L)?
4) Baseado na questão anterior, podemos concluir que T é:
a) Diretamente proporcional a L.
b) Inversamente proporcional a L.
c) Diretamente proporcional a L².
d) Diretamente proporcional a raiz quadrada do comprimento.
5) Sabemos que T= 2π􀍾L/g􀍿1/2 e dessa fórmula, conhecendo o valor de L e T,
podemos calcular o valor de g. Isole o valor de g nessa fórmula:
6) Utilizando os valores da tabela, determine o valor médio de g:
gm =
7) Enunciar a 3º lei do pêndulo simples (lei dos comprimentos).
R: O Período varia para as diversas variações de comprimento, isso nos permite concluir que o período de oscilação depende do comprimento do fio.
Experimento 03: Lei de Hooke
Nesta aula que fala sobre a lei de Hooke que descreve a foça resultante que existe em diversos sistemas quando comprimidos ou distendido, quando é aplicado alguma força, onde ai sofrer uma deformação onde pode ou não ser observada. O teste vai ser realizado com uma mola e um elástico, para observara diferença de deformação entre elas.
1) Escolher seis massas:
- Medir o valor de cada uma na balança e fazer o registro:
M1= 50		M4= 56
M2= 51		M5= 232 
M3= 51		M6= 101
2) Medir o comprimento da mola no seu estado inicial; Comprimento da mola: 18cm
3) Adicionar duas anilhas ao gancho. Medir a massa do conjunto.
4) Pendurar as massas na extremidade do fio, ligue o trilho de ar e meça a mola alongada;
5) Retire as massas e deixe a mola retornar à sua posição inicial. Registrar o que você observou.
6) Agora, adicione uma das massas e meça a deformação da moça a diferença da mola. Repita o mesmo adicionando as anilhas e medindo a distensão da mola. Faça isso gradativamente, completando a tabela abaixo.
7) Quando todas as estiverem no gancho, retire uma por vez, anotando os valores da medida da mola. Novamente complete a tabela abaixo.
8) Substitua a mola por um elástico e repita todo o processo.
	Mola
	Elástico
	Distendendo
	Contraindo
	Distendendo
	Contraindo
	F(N)
	X(m)
	F(N)
	X(m)
	F(N)
	X(m)
	F(N)
	X(m)
	0,98N
	0,20m
	5,30N
	0,26m
	0,98N
	0,25m
	5,30N
	0,82m
	3,26N
	0,23m
	4,81N
	0,253m
	3,26N
	0,50m
	4,81N
	0,745m
	3,81N
	0,24m
	4,31N
	0,244m
	3,81N
	0,575m
	4,31N
	0,731m
	4,31N
	0,24m
	3,81N
	0,238m
	4,31N
	0,638m
	3,81N
	0,704m
	4,81N
	0,25m
	3,26N
	0,205m
	4,81N
	0,703m
	3,26N
	0,671m
	5,30N
	0,26m
	0,98N
	0,18m
	5,30N
	0,745m
	0,98N
	0,312m
1) Encontre o valor da constante elástica da mola e do elástico:
	Mola F/ Δx
	Elástico F/ Δx
	5,44
	3,92
	15,90
	6,52
	16,00
	6,62
	17,66
	6,84
	 19,01
	6,84
	 20,8
	7,11
2) Plote um gráfico da força em função da distensão da mola.
3) Faça o mesmo para o elástico.
4) Analise o valor encontrado da constante elástica da mola e do elástico.
R: Para se deformar a mola foi observado através dos cálculos que se necessita de uma Força maior em relação ao elástico, a medida que íamos aumentando a força e a deformação da mola e do elástico a sua constante foi aumentando o que significa que é necessário de uma força maior para deformar a mola e o elástico.
5) Analise o gráfico tendo como base teórica a lei de Hooke.
R: À medida que a Força Peso foi aumentando o valor da deformação da mola ia aumentando proporcionalmente, isso ocorreu tanto com a mola, como com o elástico 
Conclusão: 
Essa lei estuda uma força elástica, sobre a mola e o elástico que foi utilazado para fazer o experimento.
Como pode ser observado no experimento, de acordo que vai aumentado a foça peso, há deformação da mola e do elástico. 
Experimento 04: Plano inclinado
Para a realização do experimento foram utilizadas, primeiramente, dois pesos com massas equivalentes a 100,25 g para serem acoplados ao carrinho (62,27 g) que possuía inclinação de 30°. Através de um rascunho, foi esquematizado o carrinho no plano inclinado e as forças atuantes no mesmo. 
Com os dados coletados, foi possível realizar os cálculos das variáveis necessárias. A força peso foi calculada e através dela foi possível resolver as duas variáveis oriundas nos eixos x e y. Verificou-se que a força do dinamômetro correspondia à força peso no eixo x, sendo possível a comparação entre as forças. 
P = m.g
P = 0,162.9,81
P = 1,59 N
Px = cos 60°.P
Px = 0,79 N
Py = cos 30°.P
Py = 6,38 N
F² = Px² + Py²
F = 1,6 N
Fd = 0,8 N
Comparação: F/Fd = 1,6/0,8 = 2
Através do somatório de forças, foi possível a resolução da força normal. Logo após determinou-se a massa total do carrinho através da força peso. Por fim, foi possível comparar as massas encontradas.
N – Py = 0
N = Py
N = 1,38 N
P(F) = Px/cos 60°
m.g = Px/cos 60°
m . 9,81 = 0,8/cos 60°
m = 0,163 kg
Comparação: m/mt = 0,163/0,162 = 1,0061
Experimento 05: 2º Lei de Newton – Trilho de ar
O experimento tem por objetivo determinar a aceleração de um objeto de acordo com a 2º lei de Newton, sendo esse resultado comparativo com o cálculo teórico. Utilizamos para realizar esse experimento um corpo de massa 19,39 g, que foi preso na extremidade de um barbante, tendo em sua outra extremidade um carrinho de massa 217,84 g. Através do percurso do carrinho ao trilho de ar conseguimos determinar o tempo gasto para os 4 percursos, em cada um dos trajetos, foi repetido o experimento 4 vezes. Segue abaixo os resultados encontrados.
	Tempo
	30 cm
	40 cm
	50 cm
	60 cm
	t1
	0,763
	0,834
	0,952
	1,03
	t2
	0,734
	0,825
	0,934
	1,016
	t3
	0,716
	0,817
	0,931
	1,019
	t4
	0,702
	0,827
	0,935
	1,041
	t medio
	0,729
	0,826
	0,938
	1,027
Logo após concluído a coleta dos tempos, deu-se início ao cálculo da aceleração. A princípio efetuamos o cálculo da aceleração teórica, determinada pela fórmula abaixo:
	gravidade
	9,81
	massa do corpo
	0,01939
	massa do carrinho
	0,21784
a= P/m
a= 0,01939*9,81/0,21784
a= 0,873 m/s²
Em sequência efetuamos o cálculo da aceleração experimental, apresentados na tabela abaixo:
	Distância
	Tempo médio (s)
	Aceleração (experimental)
	Aceleração (experimento)
	Aceleração (Teórica)
	Diferença (%) 
	0,3
	0,729
	1,130
	1,145
	0,873
	 22,71 
	0,4
	0,826
	1,173
	
	
	 25,58 
	0,5
	0,938
	1,137
	
	
	 23,17 
	0,6
	1,027
	1,139
	
	
	 23,33 
Questões:
1) Sabemos que se a força resultante que atua em um objeto for constante, tal objeto ficará sujeito a uma aceleração também constante. Com base nessa informação, verifique se os valores encontrados para a aceleração experimental (aexp) são iguais, ou semelhantes, para as quatro distâncias na tabela. Se presentarem um pequena diferença, apresente uma justificativa para tal discrepância. Considerando 5% como sendo uma margem de erro tolerável, podemos dizer que o experimento apresentou resultado satisfatório ao comparar o valor obtido da aceleração experimental (ateo). Se a resposta for não, apresente possíveis fontes de erro que podem ter interferido no experimento.
R: Os resultados obtidos da aceleração experimental não ultrapassaram a margem máxima de diferença de 5%, porém comparando com a aceleração teórica, foi apresentado uma diferença de aproximadamente 20%, essa diferença se dá por alguns fatores como a balança não está calibrada, além disso, o peso obtido do carrinho foi informado de outro trabalho, devido a capacidade máxima da balança disponibilizada no dia do experimento não ser suficiente.
 
REFERÊNCIAS
Material fornecido em sala de aula: Apostila de física – Roteiro de aulas de laboratório dos cursos de engenharia.
GRÁFICO MOLA 1
X	0.49	0.99	1.48	1.97	2.4700000000000002	2.91	135	140	145	155	155	165	K	0.49	0.99	1.48	1.97	2.4700000000000002	2.91	4.9000000000000002E-2	6.6000000000000003E-2	7.3999999999999996E-2	6.5000000000000002E-2	8.2000000000000003E-2	7.1999999999999995E-2	
GRÁFICO MOLA 2
X	0.49	0.99	1.48	1.97	2.4700000000000002	2.91	168	180	198	210	218	236	K	0.49	0.99	1.48	1.97	2.4700000000000002	2.91	2.1000000000000001E-2	2.8000000000000001E-2	2.8000000000000001E-2	0.03	3.3000000000000002E-2	3.2000000000000001E-2	
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