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Portfolio Unopar Engenharia Mecanica - fisica experimental Mecânica Universidade Norte do Paraná (UNOPAR) 23 pag. 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O objetivo é determinar a aceleração de um objeto nesse cenário específico. Utilizei uma simulação virtual que me permitiu obter dados experimentais e realizar cálculos para comparar os resultados obtidos com a teoria. OBJETIVOS • Utilizar um laboratório virtual para realizar um experimento relacionado ao movimento em um plano inclinado. • Determinar a aceleração de um objeto em um plano inclinado virtual. • Comparar os resultados experimentais com os valores teóricos esperados. METODOLOGIA EXPERIMENTAL: • Foi acessado o laboratório virtual de Física Geral e Experimental - Mecânica que possui uma simulação de um plano inclinado. • Adaptei na interface do laboratório virtual e encontrei a simulação do plano inclinado. • Configurei os parâmetros da simulação, como a inclinação do plano e a massa do objeto. • Posicionei o objeto no topo do plano inclinado e inicie a simulação. • Observei o movimento do objeto e registrei o tempo que leva para percorrer uma determinada distância no plano inclinado. • Repeti o procedimento mais duas vezes para obter uma média dos tempos registrados. • RESULTADOS ENCONTRADOS S (m) t (s) t² (s²) 0,0000 0,0000 0,0000 0,0180 0,0266 0,0007 0,0360 0,0543 0,0029 0,0540 0,0796 0,0063 0,0720 0,1034 0,0107 Document shared on https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/ Downloaded by: lucas-miranda-lhy (lucasmiranda.lm.lm15@gmail.com) https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark 0,0900 0,1262 0,0159 0,1080 0,1479 0,0219 0,1260 0,1688 0,0285 0,1440 0,1889 0,0357 0,1620 0,2083 0,0434 0,1800 0,2271 0,0516 AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 1. Construa o gráfico S x t (Espaço x Tempo). 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? R: A função representada no gráfico mostra a relação entre a posição do objeto e o tempo a partir da posição inicial. O coeficiente angular dessa função indica a taxa de variação da posição em relação ao tempo, ou seja, representa a inclinação da reta em relação ao eixo das abscissas (x). Essa inclinação reflete Document shared on https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/ Downloaded by: lucas-miranda-lhy (lucasmiranda.lm.lm15@gmail.com) https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark a velocidade do objeto em movimento e pode indicar se o objeto está acelerando ou desacelerando. 3. Construa o gráfico S x t2 (Espaço x Tempo2). 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? R: É uma função de 2º grau, que apresenta a posição do objeto a pontos de tempo mais custos, ou seja, mais próximo do t inicial (t=0). O coeficiente angular apresenta o início do movimento e da aceleração do carrinho, também apresenta a posição da parábola, quando é positivo a parábola é voltada para cima. 5. Calcule as velocidades para os pontos medidos t2, t4, t6, t8 e t10 e anote em uma tabela semelhante à demonstrada a seguir. Utilize a fórmula vm= ∆S / ∆t para encontrar as velocidades. Onde: Document shared on https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/ Downloaded by: lucas-miranda-lhy (lucasmiranda.lm.lm15@gmail.com) https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark ∆S2 = S2 − S0; ∆t2 = t2 − t0 ∆S4 = S4 − S2; ∆t4 = t4 − t2 ∆S6 = S6 − S4; ∆t6 = t6 − t4 ∆S8 = S8 − S6; ∆t8 = t8 − t6 ∆S10 = S10 − S8; ∆t10 = t10 − t10 INTERVALOS VM (m/s) S0 a S2 0,6630 S2 a S4 0,7332 S4 a S6 0,8090 S6 a S8 0,8780 S8 a S10 0,9424 6. Construa o gráfico vm x t (velocidade x tempo). 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). 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S = 0,018+0,662 x 0,0266 + ½ 0,0266² Document shared on https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/ Downloaded by: lucas-miranda-lhy (lucasmiranda.lm.lm15@gmail.com) https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark 12. Por que é possível afirmar que esse movimento é uniformemente variado? É possível afirmar que este movimento é uniformemente variado, pois ocorre a variação de velocidade em intervalos iguais. Velocidade constante e diferente de zero. 13. Faça o experimento com a inclinação de 20° e compare os resultados. INTERVALOS VM (m/s) S0 a S2 0,967 S2 a S4 1,153 S4 a S6 1,107 S6 a S8 1,204 S8 a S10 1,118 Em um movimento com inclinação de 20°, a velocidade sofre oscilações, diminuindo e aumentando, em relação à posição. CONCLUSÃO Nesta aula prática, realizei um experimento para investigar o movimento de um objeto em um plano inclinado. O objetivo foi determinar a aceleração média desse objeto ao longo do percurso. Utilizei um plano inclinado virtual e registrei os tempos de percurso em diferentes intervalos de deslocamento. Durante a atividade experimental, pude observar que o objeto acelerou ao longo do plano inclinado, o que indica a presença de uma força resultante atuando sobre ele. Essa força resultante é responsável por gerar a aceleração média do objeto. Document shared on https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/ Downloaded by: lucas-miranda-lhy (lucasmiranda.lm.lm15@gmail.com) https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark Através dos dados coletados, foi possível perceber que a inclinação do plano inclinado influencia diretamente na aceleração do objeto. Quanto maior a inclinação, maior a aceleração. Ademais, a massa do objeto também influencia na aceleração média. Quanto maior a massa, menor a aceleração. Isso acontece devido à segunda lei de Newton, que estabelece que a aceleração é inversamente proporcional à massa quando a força resultante é constante. Portanto, esta aula prática proporcionou mais conhecimento sobre o movimento em um plano inclinado e a relação entre aceleração, inclinação do plano e massa do objeto. Esses conceitos são fundamentais para o estudo da dinâmica dos corpos e têm aplicações práticas em diversas áreas da ciência e engenharia. BIBLIOGRAFIA Roteiro de aula pratica: file:///C:/Users/Jonathan/Downloads/1688555720502%20(1).pdf Instruções Gerais: Unidade de Aprendizado (virtuaslab.net) Laboratório: Algetec – Laboratórios Virtuais. Simulador “Movimento Retilíneo Uniforme – MRU” Disponível em: https://www.virtuaslab.net/ualabs/ualab/10/637562f019554.html, acesso em 22/06/2023. 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O equilíbrio de corpos rígidos é regido pelas leis da física, como a primeira e a segunda leis de Newton. Neste experimento, nosso objetivo é investigar e compreender o conceito de equilíbrio de corpos rígidos, analisando as forças que atuam sobre o objeto e as condições necessárias para o equilíbrio. OBJETIVOS • Compreender o conceito de equilíbrio de corpos rígidos. • Analisar as forças que atuam sobre um objeto em equilíbrio. • Identificar as condições necessárias para que um objeto esteja em equilíbrio. METODOLOGIA EXPERIMENTAL: • Acessei o laboratório virtual que simula um ambiente para o estudo de estática – Balança de prato. • Adaptei com a interface do laboratório virtual e encontrar a simulação do corpo rígido em equilíbrio. • Observei o corpo rígido em equilíbrio e as forças que atuam sobre ele. • Manipulei as forças aplicadas ao corpo rígido e observei as mudanças em seu estado de equilíbrio. • Realizei diferentes configurações de forças e verifiquei as condições necessárias para que o corpo rígido esteja em equilíbrio. • Registrei as observações e os resultados obtidos durante o experimento. RESULTADOS ENCONTRADOS Massa do prato = 200g Massa contrapeso = 500g Distância do prato com pesos para o eixo = 14,5cm Distância do contrapeso para o eixo = 8,7cm AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 1. Utilizando as equações dispostas no resumo teórico, calcule a massa do corpo rígido posicionado na balança. Document shared on https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/ Downloaded by: lucas-miranda-lhy (lucasmiranda.lm.lm15@gmail.com) https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark R: M1 = 51g 2. Após a repetição do experimento para os outros pesos dispostos na bancada, responda: Qual a relação entre o peso do corpo posicionado no prato da balança e a distância do contrapeso ao pivô? R: Após a repetição do experimento para os outros pesos dispostos na bancada, podemos observar que existe uma relação inversamente proporcional entre o peso do corpo posicionado no prato da balança e a distância do contrapeso ao pivô. Isso significa que, mantendo a massa do contrapeso constante, quanto maior o peso do corpo no prato da balança, menor será a distância do contrapeso ao pivô, e vice- versa. Essa relaçãopode ser explicada pela conservação do momento de torção, onde a soma dos momentos de torção em relação ao pivô é igual a zero. Assim, ao aumentar o peso do corpo no prato, é necessário diminuir a distância do contrapeso para manter o equilíbrio. CONCLUSÃO Com base nos resultados obtidos no laboratório virtual, conseguimos concluir que o equilíbrio de corpos rígidos ocorre quando as forças resultantes são nulas. Essa condição é essencial para que um objeto se mantenha em repouso ou em movimento sem aceleração. O estudo do equilíbrio de corpos rígidos é de extrema importância para diversas áreas da engenharia, como a engenharia civil e a engenharia mecânica, onde é necessário garantir a estabilidade e o funcionamento adequado de estruturas e máquinas. 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Neste experimento realizado em um laboratório virtual, nosso objetivo é investigar e compreender o princípio da conservação da energia, utilizando um sistema virtual para demonstrar como a energia é conservada em diferentes transformações. OBJETIVOS • Compreender o princípio da conservação da energia. • Observar e analisar diferentes transformações de energia. • Verificar a conservação da energia em um sistema. METODOLOGIA EXPERIMENTAL: • Acessei o laboratório virtual que simula um ambiente para o estudo do princípio da conservação da energia. • Adaptei com a interface do laboratório virtual e encontrei a simulação do sistema escolhido. • Medi a energia inicial do sistema virtual, utilizando instrumentos virtuais adequados fornecidos pela simulação. • Realizei a transformação de energia no sistema virtual, observando as mudanças nas diferentes formas de energia. • Medi a energia final do sistema após a transformação, utilizando os instrumentos virtuais disponíveis. • Comparei a energia inicial e final do sistema e verifiquei se houve 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? 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Além disto, o efeito de arrasto também pode influenciar na velocidade, onde o cilindro oco pode oferecer menos resistência ao ar, resultando em uma velocidade maior. 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 Document shared on https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/ Downloaded by: lucas-miranda-lhy (lucasmiranda.lm.lm15@gmail.com) https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark Grandezas Cilindro Oco Cilindro Maciço Momento de inércia – I (kg.m2) 5,6375 x 10^-5 9,375 x 10^-5 Velocidade linear média – V (m/s) 0,911 1 Velocidade angular – ω (rad/s) 36,44 40 Energia cinética de translação - Kt (𝑱 = 𝒌𝒈 𝒎𝟐/𝒔𝟐 ) 0,046 0,15 Energia cinética de rotação – Kr (𝑱 = 𝒌𝒈 𝒎𝟐/𝒔𝟐 ) 0,0374294 0,075 Energia cinética total – K (𝑱 = 𝒌𝒈 𝒎𝟐/𝒔𝟐 ) 0,0834294 0,225 Energia potencial gravitacional – U (𝑱 = 𝒌𝒈 𝒎𝟐/𝒔𝟐 ) 0,086 0,24 Erro relativo percentual em relação à energia inicial do cilindro – ER% (%) 1,03% 2,41% 3. É certo afirmar que a energia potencial gravitacional é igual a soma das energias cinéticas de translação e rotação? Por quê? R: Não, a energia potencial gravitacional está associada a uma altura em relação a um referencial e a energia cinética está presente quando algo está em movimento. Quando o cilindro estava no início do plano inclinado possuía energia potencial gravitacional, quando foi solto a energia potencial gravitacional foi transformada em energia cinética 4. Calcule o erro relativo entre a energia envolvida quando o corpo de prova está no topo do plano e a energia quando ele passa pelo sensor. Caso o erro seja maior que zero, qual seria o motivo para isto? 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Ou seja, que a energia não é criada nem destruída, apenas transformada de uma forma para outra. Esse princípio é essencial para entender o comportamento energético de sistemas físicos. CONCLUSÃO Com base nos resultados obtidos no laboratório virtual, podemos dizer que o princípio da conservação da energia é válido em diferentes transformações de energia simuladas. Durante o experimento observamos que a energia inicial do sistema virtual foi convertida em outras formas de energia, mas a soma total das diferentes formas de energia permaneceu constante. Isso confirma a lei da conservação da energia, que é uma das leis fundamentais da física. 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O lançamento horizontal ocorre quando um objeto é lançado horizontalmente, sem nenhuma componente vertical na velocidade inicial. Já as colisões são interações entre dois ou mais corpos, onde ocorre transferência de momento linear e energia. Neste experimento realizado em um laboratório virtual, meu objetivo é investigar e compreender os conceitos de lançamentos horizontais e colisões, analisando suas características e propriedades. OBJETIVOS • Compreender os conceitos de lançamentos horizontais e colisões. • Analisar as características e propriedades dos lançamentos horizontais e colisões. • Investigar as leis de conservação de momento linear e energia em colisões. METODOLOGIA EXPERIMENTAL: • Acessei o laboratório virtual que simula um ambiente para o estudo de lançamentos horizontais e colisões. • Adaptei com a interface do laboratório virtual e encontrei as simulações de lançamento horizontal e colisões disponíveis. • Realizei o lançamento horizontal de um objeto, ajustando a velocidade inicial e observei o alcance e o tempo de voo. • Registrei os dados obtidos durante o lançamento horizontal e analisei as relações entre velocidade, alcance e tempo de voo. • Realizei diferentes colisões entre objetos, observando as mudanças na velocidade e na direção após a colisão. • Verifiquei a conservação de momento linear e energia durante as colisões, comparando os valores antes e depois da colisão. • Registrei os resultados obtidos durante as colisões e analisei as leis de conservação envolvidas. 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Identifique qual esfera metálica produziu cada circunferência. R: Ao observar o ensaio podemos reparar que quando ocorre a colisão entre as duas esferas a esfera 1 é lançada para frente fazendo assim com que seja responsável por produzir a circunferência de maior distância da rampa já a esfera 2 é responsável por produzir a circunferência de menos distância do ponto lançado. 4. Qual o alcance de cada esfera metálica no ensaio de colisão? R: O alcance da esfera 1 foi de 23,7cm, já o alcance da esfera 2 foi de 2,2 cm. 5. Qual a velocidade de cada uma das esferas metálicas logo após a colisão? R: Após fazer os devidos cálculos podemos observar que a velocidade da esfera 1 é de aproximadamente 9,6 cm/s, já a velocidade da esfera 2 é de aproximadamente 0, 8 cm/s. Document shared on https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/ Downloaded by: lucas-miranda-lhy (lucasmiranda.lm.lm15@gmail.com) https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark CONCLUSÃO Com base nos resultados obtidos no laboratório virtual, então concluimos que os lançamentos horizontais e as colisões seguem princípios importantes da física, como a conservação de momento linear e energia. O estudo desses fenômenos é essencial para compreender o movimento de corpos e as interações entre eles. As leis de conservação de momento linear e energia são amplamente aplicadas em diversas áreas da física e engenharia, como a mecânica, a dinâmica de corpos rígidos e a cinemática. Compreender esses conceitos é fundamental para analisar e prever o comportamento de sistemas físicos complexos. BIBLIOGRAFIA Roteiro de aula pratica: file:///C:/Users/Jonathan/Downloads/1688555720502%20(1).pdfInstruções Gerais: Unidade de Aprendizado (virtuaslab.net) Laboratório: Algetec – Laboratórios Virtuais. Simulador “Movimento Retilíneo Uniforme – MRU” Disponível em: https://www.virtuaslab.net/ualabs/ualab/10/637562f019554.html, acesso em 22/06/2023. Document shared on https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/ Downloaded by: lucas-miranda-lhy (lucasmiranda.lm.lm15@gmail.com) https://www.virtuaslab.net/ualabs/ualab/52/652f127757129.html https://www.virtuaslab.net/ualabs/ualab/52/652f127757129.html https://www.docsity.com/pt/portfolio-unopar-engenharia-mecanica-fisica-experimental/10424222/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark