Universidade Federal de Ouro Preto

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Universidade Federal de Ouro Preto
CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA
Componentes:
Abdon da Costa Lima Júnior
Déborah Ellen Péret Guimarães
Fernanda Mendes Amaral
Gustavo Oliveira de Mendonça
 Isabelle Martins Castro
Turma: 81 A
Professor: Everaldo Arashiro
1) INTRODUÇÃO:
O conceito de energia foi fundamental para o crescimento da ciência, em particular, da física. Sabemos que é possível transformar qualquer tipo de energia em outra, porém, é impossível “criar” ou “gastar” energia em sentido literal. É possível também transferir energia de um corpo para outro, como por exemplo, o Sol nos transfere parte de sua energia sob a forma de luz.
O princípio geral da conservação de energia diz que a energia total de um sistema isolado é sempre constante. Quando mencionamos a palavra isolado, estamos querendo dizer que o sistema não interage com outros sistemas, pois interações entre sistemas costumam ser efetuadas por meio de troca de energia entre eles.
A energia mecânica de um sistema no qual agem somente forças conservativas (forças que não modificam a energia mecânica do sistema) não se altera com o passar do tempo. Nesse caso, podemos dizer que a soma das energias cinética e potencial é constante seja qual for o intervalo de tempo.
Em(inicial) = Em(final) Ep(inicial) + Ec(inicial) = Ep(final) + Ec(final)
Em que, Em= Energia Mecânica do sistema; Ep= Energia Potencial Gravitacional do sistema; Ec= Energia Cinética do sistema.
2) OBJETIVO:
Com esse experimento iremos ver a transformação da energia potencial do sistema em energia cinética, comprovando, dessa forma, o princípio de que as energias não são criadas nem destruídas, e sim transformadas, isso, quando no sistema não há forças dissipativas.
3) EQUIPAMENTOS:
• Um trilho de ar;
• Um gerador de fluxo de ar;
• Um carrinho deslizante;
• Um contador de tempo com detecção fotoelétrica, acoplado a barreira fotoelétrica acessória;
• Dois adaptadores para parada;
• Um calço para inclinação de trilho;
• Uma trena milimétrica;
• Um paquímetro.
4) PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
Movimento sobre o trilho de ar e sistema de detecção fotoelétrica.
Primeiro posicionamos o carrinho nas duas extremidades e no centro, para que fosse feito o ajuste do trilho de modo que ficasse na horizontal – sendo observado quando o carro se manteve em repouso. Logo em seguida colocamos o calço e posicionamos os contadores de tempo nas extremidades do trilho, sendo utilizado para medir o comprimento efetivo, L, do objeto interceptador. 
Medimos o comprimento efetivo do objeto interceptor. Feito isso, liberamos o carrinho sempre da mesma altura e foi então marcado o tempo com que ele interceptava o feixe de luz das barreiras fotoelétricas, esse procedimento foi repetido cinco vezes. Com os tempos marcados calculamos as velocidades do carrinho, e em seguida as variações da energia cinética. Para medirmos a variação da energia potencial gravitacional, precisamos medir com o auxílio do paquímetro a altura do calço utilizado e a largura dos pontos de apoio da barreira, em seguida, medimos a distância entre os pontos de apoio
5) APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS EXPERIMENTAIS:
Dados e análise sobre o trilho de ar e sistema de detecção fotoelétrica:
	Posição de intercepção do feixe de luz:
	
X(-)= (4210 ± 0,05 ) mm X(+)= ( 1574 ± 0,05 ) mm
	Comprimento efetivo do objeto interceptador:
	
L= ( 98 ± 1,0 ) mm
	Distância horizontal entre pontos de apoio:
	
D= (1443 ± 0,5)mm
	
Altura do calço
	
h= (39,65 ± 0,05)mm
	Inclinação do trilho
	Sen= (0,02748 ± 0,00004)
Dados sobre o movimento do carrinho:
	Posições de início de bloqueio das duas barreiras fotoelétricas
	
x₁ = (421 ±0,5)mm x₂= (1572,4 ±0,5)mm
	
Massa do carrinho:
	
m= (189,6 ± 0,1)g
	Velocidades do carrinho:
	
v₁ = (0, 428 ± 0, 0004)m/s v₂= (0, 899 ± 0,009)m/s
Intervalos de tempo de interceptação indicados pelos contadores:
	
	∆t₁ (s)
	0,2292
	0,2286
	0,2284
	0,2287
	0,2284
	∆t₁= (0,22866 ± 0,00004 )
	∆t₂ (s)
	0,1090
	0,1090
	0,1089
	1,1089
	0,1088
	∆t₂= ( 0,10892 ± 0,00002)
Cálculos 
•Cálculo do comprimento efetivo do objeto interceptador(L):
 L= x(+) – x(-)		logo L = 421 – 519 = 98 mm
Erro do comprimento efetivo: (x(+) + Δ x(+)) – (x(-)+ Δ x(-)) = 
 = (x(+) – x(-)) ± (Δ x(+) + Δ x(-)) =
 						 = (98 ± 1,0) mm 
• Cálculo da inclinação do trilho:
 = = 0,027477
Erro da inclinação do trilho: = 
 (0,027477 ± 0,00004)
•Cálculo das velocidades v₁ e v₂
 ;
v1 = (0, 428 ± 0, 0004) e v₂= (0,899 ± 0,009)
Erro da velocidade: (v ± Δv) = 
v1= (0,428 ± 0,004) m/s 
v2= ( 0,899 ± 0,009) m/s
•Cálculo da diminuição da energia potencial gravitacional:
,	 sabe-se que 
 
ΔEp = 0,1896 (kg) . 9,81(m/s²) . 0,031640472(m)
ΔEp= 0,058850518 J
Erro da Energia Potencial Gravitacional:
Δ ΔEp= m g Δy . 
Δ ΔEp= 0,0002 J
	(ΔEp ± Δ ΔEp) = (0,0588 ± 0,0002) J
 
 • Cálculo do aumento da energia cinética:
 - v₁²)
	 
Erro da Energia Cinética: 
OBS: Erro das velocidades ao quadrado: 
			(v² ± Δv²) = (v² ± (v².(
			(v1² ± Δv1²) = (0,183 ± 0,003) m/s
			(v2² ± Δv2²) = (0,81 ± 0,02) m/s
		Δ ΔEc= - v₁²) . ( ) 
 Δ ΔEc= 0,002 J
	(ΔEc ± Δ ΔEc)= (0,059 ± 0,002) J
6) CONCLUSÃO:
Através dos experimentos e resultados obtidos, concluímos que a energia potencial gravitacional foi transformada em energia cinética, isso pode ser percebido, uma vez que, ao se aplicar os erros às suas respectivas energias, veremos que há uma intersecção entre elas. Provando dessa forma o que é estudado em sala, a conservação da energia mecânica em sistemas isolados. 
7) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
MARQUES, Domiciano. Princípio da conservação da energia mecânica. <http://www.brasilescola.com/fisica/principio-conservacao-energia-mecanica.htm> Acessado em 22/04/2015 às 7:30