FISICA_GERAL_EXPERIMENTAL

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UNOPAR
ENGENHARIA CIVIL
ROMÁRIO ALVES FEITOSA
AULA PRÁTICA FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL
MONTES CLAROS – MG
2025
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
1.
	Velocidade Linear (m/s)
	Cilindro OCO
	Cilindro Maciço
	Descida 1
	0,9259
	1,0869
	Descida 2
	0,9433
	1,0416
	Descida 3
	0,9090
	0,9803
	Média
	0,9259
	1,0416
2.
	Especificações
	Cilindro Oco
	Cilindro Maciço
	Massa – m (g)
	110
	300
	Diâmetro interno – di(mm)
	40
	-
	Diâmetro externo – de(mm)
	50
	50
	Densidade do aço
	7,86
	7,86
	Grandezas
	Cilindro Oco
	Cilindro Maciço
	Momento de inércia – I (kg.m2)
	0,0002255
	0,000375
	Velocidade linear média – V (m/s)
	0,9259
	1,0416
	Velocidade angular – ω (rad/s)
	18,518
	20,832
	Energia cinética de translação - Kt (J = kg m2/s2)
	0,0471
	0,1626
	Energia cinética de rotação – Kr (J = kg m2/s2)
	0,0387
	0,0815
	Energia cinética total – K (J = kg m2/s2)
	0,0858
	0,2441
	Energia potencial gravitacional – U (J = kg m2/s2)
	0,0647
	0,1764
	Erro relativo percentual em relação à energia inicial do cilindro – ER% (%)
	-32,65
	-38,39
3. É certo afirmar que a energia potencial gravitacional é igual à soma das energias cinéticas de translação e rotação? Por quê?
Resposta:
Em teoria, sim, se não houver perdas de energia, a energia potencial gravitacional (U) de um corpo ao ser solto deve se converter totalmente em energia cinética total (K), que é a soma da:
· Energia cinética de translação (Kt): movimento do centro de massa.
· Energia cinética de rotação (Kr): rotação em torno do eixo.
Ou seja:
U= Kt + Kr = K
Porém, na prática, isso nem sempre acontece. No experimento, os valores de KK foram maiores que os valores medidos de UU, o que não é fisicamente coerente. Isso mostra que houve erros de medição (provavelmente na velocidade), e/ou o valor real da altura usada para U não foi bem definido.
4. Calcule o erro relativo entre a energia no topo e a energia quando passa pelo sensor. Caso o erro seja maior que zero, qual seria o motivo?
Resposta:
Esse erro já foi calculado:
	Cilindro
	UU (J)
	KK (J)
	Erro Relativo (%)
	Oco
	0,0647
	0,0858
	-32,65%
	Maciço
	0,1764
	0,2441
	-38,39%
O erro foi negativo, ou seja, a energia cinética foi maior que a energia potencial — isso não é fisicamente possível, o que indica erros experimentais.
Motivos possíveis para isso:
· Erro na medição da velocidade linear (superestimada).
· Erro na altura medida (subestimada).
· Aproximações inadequadas no cálculo do momento de inércia.
· Atraso ou ruído nos sensores.
5. Como você definiria a conservação da energia em termos das energias envolvidas neste experimento?
Resposta:
A conservação da energia afirma que a energia total de um sistema isolado permanece constante, ou seja, a energia não se perde nem se cria, apenas se transforma.
No experimento:
· Ao ser solto, o corpo tem energia potencial gravitacional (U).
· Ao descer, essa energia é transformada em:
· Energia cinética de translação (Kt)
· Energia cinética de rotação (Kr)
· (e uma parte pode ser perdida em atrito, ruídos, aquecimento, etc.)
Assim, o esperado seria:
Portanto, se as perdas forem pequenas, U ≈ KU. Se não forem, K U, o que viola a conservação da energia, indicando erro experimental e não uma falha na teoria da conservação da energia.
Anexos
ESTÁTICA
Avaliação dos Resultados
 
	Experimento
	Distância do contrapeso (cm)
	Massa do corpo (g)
	Peso 1
	10,2
	151,72
	Peso 2
	8,7
	100,00
	Peso 3
	7,9
	72,41
	Peso 4
	7,3
	51,72
1. Utilizando as equações dispostas no resumo teórico, calcule a massa do corpo rígido posicionado na balança. 
Para o primeiro experimento, com contrapeso a 10,2 cm do pivô, temos:
· Massa do contrapeso mc= 500;
· Distância do prato ao pivô d1=14,5 cm;
· Distância do contrapeso ao pivô d2=10,2 cm;
· Massa do prato mp =200 g;
M1 = [(mc * d2) / d1] – mp 
= [(500 * 10,2) / 14,5] – 200 
= 151,72 g
2. Qual a relação entre o peso do corpo posicionado no prato da balança e a distância do contrapeso ao pivô?
Existe uma relação inversamente proporcional entre o peso (massa) do corpo posicionado no prato e a distância do contrapeso ao pivô.
Quanto maior a massa do corpo no prato, mais distante do pivô o contrapeso precisa estar para equilibrar a balança.
Quanto menor a massa do corpo no prato, mais próximo do pivô o contrapeso precisa estar.
Anexos
HIDROSTÁTICA
Avaliação dos resultados
1. Justifique a aparente diminuição ocorrida no peso do cilindro ao ser imerso na água.
Quando o cilindro é imerso na água, ele sofre a ação de uma força vertical para cima chamada empuxo, causada pela diferença de pressão entre o fundo e o topo do corpo. Essa força se opõe ao peso do cilindro, fazendo com que o dinamômetro registre um valor menor do que o peso real do objeto no ar. Por isso, ocorre uma “aparente” diminuição do peso.
2. Por que, ao preencher o recipiente com água, o peso marcado pelo dinamômetro retorna exatamente ao valor do cilindro quando não estava imerso na água?
Isso ocorre porque, ao preencher completamente o recipiente, o cilindro não está mais submerso na água. Ou seja, ele deixa de experimentar o empuxo, e assim, o dinamômetro volta a medir o peso real do cilindro, como acontecia no início, antes da imersão.
3. Se o volume do recipiente fosse consideravelmente maior que o do cilindro, o comportamento do dinamômetro seria igual ao da questão anterior? Explique.
Sim, o comportamento do dinamômetro seria o mesmo. O empuxo depende do volume do corpo submerso, e não do volume total do recipiente. Portanto, se o cilindro for completamente retirado da água, independentemente do tamanho do recipiente, o empuxo deixará de atuar e o dinamômetro voltará a indicar o peso real do cilindro.
4. Determine o módulo da força que provocou a aparente diminuição sofrida pelo peso do corpo, denominada empuxo E.
E = PCFL – PACDL; E = _____ N
Onde:
PCFL = Peso aparente do corpo dentro do líquido.
PACDL = Peso aparente do corpo fora do líquido.
E = | 0.4184 – 0.9091| 
E = 0.4907 N
5. Justifique o motivo pelo qual usamos a expressão “aparente diminuição sofrida pelo peso do corpo” e não “diminuição do peso do corpo”.
Usamos “aparente diminuição” porque o peso real do corpo não muda, ele continua sendo o mesmo em qualquer ambiente. O que muda é a força resultante medida pelo dinamômetro devido à atuação do empuxo quando o corpo está submerso. Ou seja, a leitura do peso é reduzida, mas o corpo não perdeu massa nem gravidade; houve apenas a compensação parcial do peso pelo empuxo, o que torna a diminuição apenas aparente.
Anexos
DILATRÔMETRO
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
PARTE I - DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DILATAÇÃO LINEAR
1. Anote na Tabela 1 os valores obtidos durante a primeira parte do experimento. Utilize a equação 1 para calcular o coeficiente de dilatação linear α de cada material, lembrando que o comprimento inicial dos corpos de prova é L0 = 500 mm.
	Material
	T0 (°C)
	∆L (mm)
	T (°C)
	∆T (°C)
	α (×10⁻⁵ °C⁻¹)
	Cobre
	25,2
	0,62
	98,7
	73,5
	1,688
	Latão
	25,2
	0,7
	98,7
	73,5
	1,906
	Aço
	25,2
	0,395
	98,7
	73,5
	1,07
2. Consulte abaixo o coeficiente linear de dilatação referenciado na literatura dos diferentes materiais e compare com os resultados calculados. Justifique eventuais diferenças.
	Material
	 Coeficiente Linear de Dilatação α (×10⁻⁵ °C⁻¹) 
	Cobre
	1.7
	Latão
	2.0
	Aço
	1.2
As diferenças entre os coeficientes de dilatação linear calculados e os valores da literatura podem ter ocorrido devido a pequenas imprecisões na leitura dos instrumentos, variações na composição dos materiais utilizados, já que ligas como o aço e o latão podem ter propriedades distintas, além de fatores experimentais como distribuição desigual de temperatura e condições de montagem do equipamento. Mesmo assim, os resultados obtidos estão dentro de uma margem aceitável de erro para experimentos laboratoriais.
PARTE II: VARIAÇÃO NO COMPRIMENTO FINAL DE UM TUBO METÁLICO EMFUNÇÃO DO SEU COMPRIMENTO INICIAL
Claro! Aqui estão as respostas organizadas conforme a numeração das questões:
1.
O gráfico de ∆L (variação do comprimento) em função de L₀ (comprimento inicial) é linear e tem como coeficiente angular aproximadamente 0,00127.
2.
O coeficiente angular do gráfico representa o produto entre o coeficiente de dilatação linear (α) e a variação de temperatura (∆T), ou seja, α · ∆T. Como ∆T = 73,5 °C, podemos determinar α dividindo o coeficiente angular por ∆T:
Esse valor está muito próximo do valor tabelado para o cobre.
3.
A afirmação é válida. A relação direta entre ∆L e L₀, com todos os outros fatores constantes (como ∆T e o material), é comprovada tanto teoricamente pela fórmula da dilatação linear quanto experimentalmente pelo comportamento linear do gráfico.
Anexos
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