Portifolio de fisica geral

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UNIVERSIDADE ANHANGUERA JACAREÍ.
Marcos Vinicius Ricardo
Superior de Tecnologia em Gestão da Produção Industrial
2° sem / 2024
Unidade: Jacarei/SP - Santa Catarina (novo)
RA: 3668289703
Relátorio de aula prática apresentado como requisito parcial para a obtenção de média semestral.
lOMoARcPSD|41372794
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO	3
DESENVOLVIMENTO	4
MÉTODOS	5
RESULTADOS	6
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1 INTRODUÇÃO
A mecânica de divide em dois ramos principais: Cinemática e dinâmica. Enquanto a cinemática se concentra na análise matemática dos movimentos, apresentado equações e gráficos para descreve-los e diferenciá-los, a dinâmica explora o movimento dos corpos sem considerar suas causas subjacentes. No âmbito da cinemática, destacam-se os estudos sobre movimentos com velocidade constantes, movimento uniformemente variados, que envolvem aceleração, e movimentos circulares. Já na dinâmica, enfatizam-se as leis de Newton e suas aplicações, bem como o estudo da energia, do impulso e da quantidade de movimento. O presente relatório de concentra no exame do movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), um tipo de movimento na cinemática que caracteriza a variação uniforme da velocidade em relação ao tempo, e, contraste com o movimento retilíneo uniforme, no qual a velocidade permanece constante ao longo de intervalos de tempos iguais.
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2 DESENVOLVIMENTO
O movimento Retilíneo Uniforme Variado (MRUV) é um tipo de movimento em linha reta em que a velocidade varia de forma constante. Isso significa que a aceleração também é constante, mas sua direção pode ser positiva (aceleração no sentido do movimento) ou negativa (aceleração contrária ao sentido do movimento).
O MRUV é amplamente estudado da física, pois muitos movimentos do nosso cotidiano seguem esse padrão, como a queda livre de objeto, o movimento de carros em pistas retas, entre outros. Para calcular as grandezas relacionadas a esse tipo de movimento, são utilizadas equação especificas que levam em consideração os valores iniciais de velocidade, posição aceleração.
As principais equações do MRUV são: Velocidade média: V m = ∆S / ∆t Velocidade final: Vf = Vo + a.t Deslocamento: ∆S = Vot +¹/².a.t² Velocidade média : Vm = (Vo + Vf) / 2 Tempo de queda: t = √(2h/g)
Altura máxima: h = Vf²/ 2
Na primeira equação, a velocidade média é calculada a partir da variação de posição (∆S) e do tempo (∆t). Na segunda equação, a velocidade final (V f) é calculada a partir da velocidade inicial (V o), da aceleração (a) e do tempo (t). A terceira equação é utilizada para calcular o deslocamento (∆S), a partir da velocidade inicial (V o), da aceleração (a) e do tempo (t). A quarta equação é utilizada para calcular a velocidade média (V m) a partir das velocidades inicial (V o) e final (V f). A quinta equação é utilizada para calcular o tempo de queda de um objeto em queda livre, considerando a altura (h) e a aceleração da gravidade (g).
Essas equações são fundamentais para a compreensão do movimento retilíneo uniformemente variado são amplamente utilizadas em exercícios e problemas de física.
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Tabela das equações do MRUV:
Conceito e Equações do MRUV
Neste experimento, analisaremos o movimento de um objeto em um ambiente virtual que seque um movimento uniformemente retilíneo. O objeto deste relatório é apresentar os resultados obtidos a partir dos dados coletados e discutir as conclusões que podemos tirar sobre o movimento.
Exemplos de movimento com aceleração constante:
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A imagem descreve um carrinho posicionado em uma rampa inclinada. O carrinho está se movendo para cima na rampa e sua velocidade está aumentando com o tempo. O movimento do carrinho é descrito como uniformemente acelerado, o que significa que sua aceleração é constante ao longo do tempo. A rampa está inclinada em relação ao chão, formando um ângulo com a horizontal. O carrinho está equipado com um conjunto de rodas e eixos que permitem que ele se mova ao longo da rampa com o mínimo de atrito. A imagem pode ser usada para ilustrar vários conceitos de física, como forças, aceleração e energia cinética.
O sensor fotoelétrico é utilizado para medir os intervalos de tempos durante a trajetória dos corpos cilíndricos, permitindo assim calcular a velocidade deles em diferentes pontos da trajetória. O cronômetro é utilizado para registrar os resultados obtidos pelo sensor fotoelétrico. Já o nível bolha é utilizado para nivelar a base de ensaio, garantido maior precisão nos resultados.
A relação entre velocidade, aceleração e tempo no MRUV
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A tabela representa uma relação entre o espaço percorrido por um objeto em movimento uniformemente acelerado e o tempo que ele leva para percorrer esse espaço. Os valores de espaço e tempo foram medidos em incrementos iguais e, portanto, a tabela apresenta uma distribuição uniforme de dados. Além disso, podemos observar que o espaço percorrido aumento de forma proporcional ao tempo ao quadrado como é esperado para um movimento uniformemente acelerado.
Ao colocar esses valores em um gráfico com espaço no eixo y e tempo ao quadrado no eixo x, seria esperado que a relação fosse representada por uma linha reta, indicando que o objeto está acelerando uniformemente em uma direção especifica. Se a relação não fosse lincar, poderíamos concluir que o objeto não está acelerando uniformemente ou que há influências externas que estão afetando sua velocidade.
Principio da conservação da energia
1. Energia cinética e potencial
A energia pode ser definida como a capacidade de realizar trabalho. Existem diferentes formas de energia, e duas delas são muito importantes na física: a energia cinética e a energia potencial.
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A energia cinética está associada ao movimento de um objeto. Ela depende da massa do objeto e da sua velocidade. Quanto maior a massa e a velocidade de um objeto, maior será a sua energia cinética. A energia cinètica. A energia cinètica pode ser calculada usando a seguinte equação: Ecin = (1/2) * m * ᵥ^2
Onde Ecin é a energia cinética, m é a massa do objeto e v é a sua velocidade.
Já a energia potencial está associada á posição de um objeto em um campo de forças, como o campo gravitacional da terra. A energia potencial pode ser calculada usando a seguinte equação:
E_p = m * g * h
Onde E_p é a energia potencial, m é a massa do objeto, g é a aceleração da gravidade e h é a altura do objeto em relação a um nivél de referência.
2. Lei da conservação da energia
Quando dois corpos de massas diferentes são abandonados em um plano inclinado, a energia mecânica total do sistema é conservado. A energia potencial gravitacional do corpo mais pesado é maior, pois ele foi abandonado a uma altura maior em relação ao solo, e a energia cinètica do corpo mais leve é maior, pois ele adquire maior velocidade ao deslizar pelo plano inclinado.
Ao chegar ao final do plano, a energia potencial gravitacional do corpo mais pesado é convertida em energia cinética, aumentando a velocidade do corpo e diminuindo a sua energia potencial. Enquanto isso, a energia cinética do corpo mais leve é convertida em enrgia potencial gravitacional, diminuindo a sua velocidade e aumentando a sua energia potencial.
No final do processo, a energia mecânica total do sistema é a mesma que o inicio, embora a distribuição entre energia cinètica e potencial seja diferente. Esse é um exemplo da Lei da conservação da energia, que afirma que a energia não pode ser criada nem dstruida, apenas transformada de uma forma em outra.
3. Exemplos de aplicação do principio da conservação da energia
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Existem muitos exemplos de aplicação do principio da conservação da energia. Um exemplo clássico é o de uma esfera maciça sendo lançada para baixo em uma rampa. Nesse caso, a energia potencial da esfera é convertida em energia cinética á medida que ela desce. Quando a esfera atinge o ponto mais baixo da sua trajetóri\a, toda a suam energia potencial foi convertida em energia cinética.
A conservação da energia pode ser definida como lei física que afirma que a energia total de umsistema isolado permanece constante. No experimento em questão, a conservação da energia pode seer demonstrada observada que a energia cinética total, a energia cinética de rotação e a energia cinética de translação permanecem constantes durante todo o movimento do corpo de prova. A energia potencial gravitacional é convertida em energia cinética á medida que o corpo desce o plano, mas a energia total do sistema permanece constante.
4. Energia mecânica e não mecânica
A energia mecânica é a energia associada ao movimento de um objeto e está dividida em duas formas: energia cinética e energia potencial. Já a energia não mecânica, é qualquer outra forma de energia, como energia térmica, luminosa, química, entre outras.
A energia cinética é a energia associada ao movimento de um objeto e depende da massa e da velocidade desse objeto. Ela é calculda através da equação Ec = (1/2)mv², onde Ec é a energia cinetica, m é a massa e v é a velocidade.
Já a energia potencial é a energia associada em um objeto devido á sua posição em relação a uma referência e é calculada através da equação Ep = mgh, onde Ep é a energia potencial, m é a massa, g é a aceleração da gravidade e h é a altura em relação a uma referência.
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3 MÉTODOS
Para realizar o experimento, foram utilizados os seguintes materiais: uma base de ensaio, dois corpos cilíndricos (sendo um oco e o outro maciço), um nível bolha, um sensor fotoelétrico e um cronômetro.
A base de ensaio foi nivelada com o auxilio do nível bolha e posicionada na angulação necessário para a realização do experimento. Em seguida, os corpos cilíndricos foram colocados no topo da base de ensaio, de modo que a energia potencial gravitacional fosse máxima. Os corpos foram então liberados, iniciando sua descida pelo plano inclinado. Durante a trajetória, o sensor fotoelétrico mediu os intervalos de tempo e os resultados foram anotados com o cronômetro.
Portanto, o coeficiente angular é uma informação importante para entender como as variáveis em um gráfico estão relacionadas. Ele pode ser usado para fazer previsões e análises estatísticas, bem como para extrair informações úteis sobre o comportamento dos dados apresentados no gráfico.
É importante notar que, na pratica, sempre haverá alguma perda de energia devido a fatores como a resistência do ar, o atrito entre as superfícies dos corpos em movimento e o próprio aquecimento dos materiais. No entanto, essas perdas geralmente são negligenciáveis em relação á energia total envolvida no sistema e, portanto, a Lei da Conservação da Energia ainda é valida como uma descrição útil do processo.
Os lançamentos horizontais e as colisões são dois tipos importantes em física, que envolvem a trajetória e a interação entre corpos. No lançamento horizontal de projéteis, um objeto é lançado com velocidade constante e trajetória retilínea, sem nenhum componente vertical. Já as colisões envolvem a interação entre dois corpos, que podem ser elásticas ou inelásticas.
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Para ilustrar um exemplo de colisão, pode-se utilizar um experimento realizado em um laboratório virtual, onde duas esferas de massas diferentes são soltas de alturas diferentes em relação ao solo. A esfera 1, com massa de 24,1 g, é solta de uma altura de 34,3 cm. A esfera 1 colide com a esfera 2 após percorrer um determinado percurso.
A figura mostra um laboratório sendo preparado para realizar os experimentos sobre os princípios e a conservação da energia. A figura mostra duas esferas de peso diferente sendo lançadas horizontalmente e colidindo entre si.
A partir desse experimento, é possível calcular a velocidade da esfera metálica quando ela perde contato com a rampa, além de identificar qual esfera metálica produziu cada circunferência no ensaio de colisão. Também é possível calcular o alcance de cada esfera metálica no ensaio de colisão e a velocidade de cada uma esferas metálicas logo após a colisão, utilizando os princípios da conservação da quantidade de movimento e da conservação da energia cinética.
No caso de uma colisão elástica, a energia cinética total é conservada, ou seja, a energia antes da colisão é igual á energia após a colisão. Nesse tipo de colisão, os corpos envolvidos não sofrem deformações permanentes e a quantidade de movimento é conservada.
Já na colisão inelástica, ocorre uma perda de energia cinética, já que há deformações permanentes nos corpos envolvidos. Nesse caso, a quantidade de movimento é conservada, mas a energia cinética total não é.
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Um principio importante nas colisões é a conservação da quantidade de movimento, que diz que a quantidade total de movimento antes da colisão é igual á quantidade total de movimento depois da colisão. Esse principio é aplicável em todas as colisões, independentemente do tipo.
Em resumo, o estudo dos lançamentos horizontais e colisões é essencial para a compreensão de diversos fenômenos físicos, sendo aplicáveis em diversos contestos, desde situações coridianos até aplicações tecnológicas.
Calorimetria
Calorimetria é o ramos da física que estuda o calor e as trocas de energia térmica entre sistemas. Para compreender a calorimetria é necessário entender os conceitos de calor e temperatura.
Calor é a energia térmica transferida de om corpo para o outro quando ele se encontram em temperaturas diferentes. Já a temperatura é uma medida de energia cinética média das partículas que compõem um corpo.
Calor e Temperatura
Quando dois corpos com temperaturas diferentes entram em contato, ocorre a troca de calor até que o sistema atinja o equilíbrio térmico, ou seja, quando as
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temperaturas se igualam. Essa troca de calor pode ser descrita pela Lei Zero da Termodinâmica. A capacidade térmica é a quantidade de calor necessário pra elevar a temperatura de um corpo em uma unidade de temperatura. Já o calor especifico é quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de uma unidade de massa de uma substancia em uma unidade de temperatura.
Experimento 1
Neste experimento, foram despejados 97,71ml de água a uma temperatura de 25,1°C em um calorímetro e aquecido até 80,8°C. A temperatura inicial do calorímetro era de 25,1ºC e, em seguida, a água foi adicionada e agitada. A temperatura final foi registrada em 42,1°C. A massa da água utilizada foi:
QCEDUDI=QRECEBIDO QCEDIDO PELA AGUA QUENTE = QABSORVIDO
PELO CALORÍMETRO m1c(T1-Tf) = C (Tf- TC), onde: m1 é a massa da agua (97,71g); c é o calor especifico da água (4,18 j/g°C); T1 é a temperatura inicial da água (80,8°C); Tf é a temperatura final da água (42,1°C); TC é a temperatura inicial do calorímetro (25,1°C).
Substituindo a os valões na equação, temos:
C=m1c(T1-Tf)/(Tf-Tc) C=97,71g x 4,18 j/g x (80,8°C – 42,1°C) / (42,1°C – 25,1°C) C = 180,8j/°C
Portanto, a capacidade térmica do calorímetro é de 180,8j/°C.
Experimento 2
Neste experimento, foram colocados 100 ml de óleo no béquer, contento 88,09g de óleo e aquecido até 81,4°C. Em seguida, foi adicionado no calorímetro e agitado, resultado em uma temperatura final de 65,7 °C. Com esses dados, foi possível calcular a variação da temperatura e a capacidade térmica do calorímetro. A partir dessas informações, também foi possível determinar o calor especifico do óleo utilizado.
A variação da temperatura foi calculada da seguinde forma:
∆T – Tf – Ti ∆T = 65,7 – 81,4 ∆T = 15,7 ºC
A capacidade térmica do calorímetro foi calculada a partir da equação da conservação de energia :
QCEDIDO = QRECEBIDO QCEDIDO PELA ÁGUA QUENTE = QBSORVIDO PELO CALORÍMETRO m1c (T1-Tf) = c(Tf-TC)
Subsistindo pelos valores obtidos, temos:
0,9771*4,18* (80,8- 25,1) =C*(-15,7-25,1) C= 0,09771*4,18(80,8 – 25,1) / (-
15,7 – 25,1)C= 54,15 J/ºC
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O calor especifico do óleo foi calculado da seguinte forma:
QCEDIDO = QRECEBIDO QCEDIDO PELO ÓLEO = QABSORVIDO PELO CALORÍMETRO m∆T = C∆T mc = Cc=C/m
Substituindo pelos valores obtidos, temos:
C = 54,15 / (0,08809*0,4) c = 1544,12 j/(g/°C)
Comparando com os valores específicos de óleos vegetais encontrados na internet, absorvemos que o calor obtido para o óleo utilizadoestá dentro da faixa esperada, que é em torno de 0,9 a 2,0 kj/(kg°C) ou 900 a 2000 j/(g°C).
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A relação entre o calor especifico e capacidade térmica é dada pela equação: Q = mc∆T, onde Q é a quantidade de calor transferida, m é a massa do objeto, c é o calor especifico do material e ∆T é a variação de temperatura.
Sobre segurança
Os equipamentos de proteção individual (EPIs) são fundamentais para garantir a segurança e saúde dos trabalhadores em diversas atividades laborais, incluindo experimentos científicos em laboratórios. Eles têm como objetivo minimizar ou eliminar os riscos á integridade física do usuário, bem com proteger contar doenças ocupacionais.
No caso do experimento de conservação de energia mecânica, o uso adequado dos
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EPIs é fundamental para prevenir possíveis acidentes que possam ocorrer durante a realização da atividade. Embora o experimento não apresente grandes riscos, como quedas, cortes ou lesões nos olhos.
Os EPIs mais comuns utilizados em laboratórios incluem luvas, óculos de proteção, máscara, avental, calçados de segurança, capacete, protetor auricular, entre outros. É importante escolher o tipo de EPI para cada atividade e garantir que estejam em bom estado de conservação e sendo utilizados corretamente.
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4 RESULTADO
Quando dois corpos de massas diferentes são abandonados em um plano inclinado, a energia mecânica total do sistema é conservada. A energia gravitacional do corpo mais pesado é maior, pois ele foi abandonado a uma altura maior em relação ao solo, e a energia cinética do corpo mais leve é maior, pois ele adquire maior velocidade ao deslizar pelo plano inclinado.
Ao chegar ao final do plano, a energia potencial gravitacional do corpo mais pesado é convertida em energia cinética, aumentando a velocidade do corpo e desmunindo a sua energia potencial. Enquanto isso, a energia cinética do corpo mais leve é convertida em energia potencial gravitacional, diminuindo a sua velocidade e aumentando a sua energia potencial.
No final do processo, a energia mecânica total do sistema é a mesma que no início, embora a distribuição entre energia cinética e potencial seja diferente. Esse é um exemplo da Lei da Conservação da energia, que afirma que a energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada de uma forma em outra.
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