MAPA de Física Geral e Experimental I

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MAPA – Material de Avaliação Prática da Aprendizagem
	Acadêmico(a): VINICIUS SENNA OLIVEIRA
	RA: 25040711-5
	Curso: ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
	Disciplina: Física Geral e Experimental I 
Instruções para realização e entrega da atividade
1. Todos os campos acima deverão ser devidamente preenchidos.
1. É obrigatória a utilização deste formulário para a realização do MAPA (template).
1. Esta é uma atividade individual, visto que trabalhos copiados da internet ou de outros(as) alunos(as) serão zerados.
1. O trabalho pode ter quantas páginas você precisar para respondê-lo, desde que siga a sua estrutura. Preferencialmente, utilizar a formatação: fonte Arial 12, espaçamento entre linhas 1,5 linhas e texto justificado.
1. Ao utilizar quaisquer materiais de pesquisa apresente as referências no final do trabalho em ordem alfabética e conforme as normas da ABNT NBR 6023:2018. Você pode utilizar este site para orientação: https://usp.br/sddarquivos/aulasmetodologia/abnt6023.pdf
1. Após inteiramente respondido, coloque um nome simples no seu arquivo para não haver confusão no momento do envio. Se o nome tiver caracteres estranhos, principalmente pontos ou for muito grande, é possível que a equipe de correção não consiga abrir o seu trabalho e ele seja zerado;
1. Você irá entregar apenas UM ARQUIVO com suas respostas, o trabalho deve ser enviado para correção pelo seu Studeo em formato de arquivo doc/docx ou PDF, na forma de anexo no campo de resposta da atividade MAPA. Caso você utilize OPEN OFFICE ou MAC, transforme o arquivo em PDF para evitar incompatibilidade.
1. Ao final do enunciado desta atividade, aqui, no Studeo, há uma caixa de envio de arquivo. Basta clicar e selecionar sua atividade ou arrastar o arquivo até ela.
1. Antes de clicar em FINALIZAR, certifique-se de que está tudo certo, pois uma vez finalizado você não poderá mais modificar o arquivo. Sugerimos que você faça o download para conferir se está de acordo com o arquivo entregue.
Em caso de dúvidas, entre em contato com seu Professor Mediador. 
Desejamos a você um excelente trabalho!
A seguir estão as instruções para atividade. Leia-as integralmente e com atenção!
​CONTEXTUALIZAÇÃO: 
A estática estuda as condições para que um corpo, no estado sólido, sob ação de um sistema de forças, permaneça em equilíbrio. Equilíbrio significa repouso ou movimento retilíneo uniforme. O repouso é denominado equilíbrio estático, e o movimento retilíneo uniforme, equilíbrio dinâmico.
Fonte: ANDRADE, L. R. A. de. Física geral e experimental I. Maringá: UniCesumar, 2019. p. 272.
Em diversas áreas da engenharia, a precisão na calibração de equipamentos de automação e o entendimento do comportamento de corpos sob forças são essenciais para garantir a qualidade e a eficiência das operações. Um exemplo comum ocorre em sistemas de pesagem automatizada, onde é preciso medir de forma exata as massas de diferentes componentes ou substâncias para garantir que os processos ocorram de forma otimizada. Outro exemplo ocorre em sistemas de amortecimento de máquinas ou na calibração de sensores de força, nos quais as molas desempenham um papel essencial em garantir a precisão e o bom funcionamento desses dispositivos.
Imagine que você está trabalhando em uma linha de produção de alimentos, onde é preciso medir com precisão a quantidade de ingredientes em pacotes antes de serem enviados para a distribuição. Para isso, você utiliza um dispositivo de pesagem automatizado que se baseia no princípio de equilíbrio de pratos para determinar as massas dos diferentes ingredientes. No entanto, o sistema de pesagem precisa ser calibrado corretamente para garantir que as medições sejam precisas. Você tem disponível nos laboratórios virtuais o experimento de Estática – Balança de Pratos. Após realizar a leitura da apresentação do experimento, do sumário teórico, do roteiro e de realizar o pré-teste, faça o experimento virtual e, em seguida, responda: Qual a massa obtida para os corpos 1, 2, 3 e 4? Apresente todos os cálculos necessários para encontrar as respostas.
	Insira sua resposta aqui
experimento baseia-se no Princípio das Alavancas. Para que o sistema esteja em equilíbrio estático, a soma dos momentos em relação ao ponto de apoio deve ser nula. Como os braços da balança possuem o mesmo comprimento ($d_1 = d_2$), a condição de equilíbrio simplifica-se para $m_1 = m_2$. Assim, a massa do corpo desconhecido é igual à soma das massas padrão utilizadas.
Cálculos de Determinação das Massas:
· Corpo 1:
· Massas padrão: $10\text{ g} + 5\text{ g}$
· Cálculo: $M_1 = 10 + 5$
· Resultado: $15\text{ g}$
· Corpo 2:
· Massas padrão: $20\text{ g} + 10\text{ g} + 2\text{ g}$
· Cálculo: $M_2 = 20 + 10 + 2$
· Resultado: $32\text{ g}$
· Corpo 3:
· Massas padrão: $10\text{ g} + 10\text{ g} + 5\text{ g} + 1\text{ g}$
· Cálculo: $M_3 = 10 + 10 + 5 + 1$
· Resultado: $26\text{ g}$
· Corpo 4:
· Massas padrão: $50\text{ g} + 5\text{ g}$
· Cálculo: $M_4 = 50 + 5$
· Resultado: $55\text{ g}$
Imagine que você está trabalhando em um laboratório de controle de qualidade em uma fábrica de sensores de pressão. Neste laboratório, molas de diferentes características são utilizadas para calibrar os sensores de pressão que serão aplicados em sistemas automatizados, como os de pesagem que discutimos anteriormente. Sua tarefa agora é testar e determinar a constante elástica k de três molas diferentes. Essa constante k é fundamental para o dimensionamento e controle de forças que as molas podem exercer, além de ser um parâmetro importante no design de sistemas automatizados, como braços robóticos que utilizam molas para controle de movimento ou em sistemas de suspensão. Você tem disponível nos laboratórios virtuais o experimento de Lei de Hooke. Após realizar a leitura da apresentação do experimento, do sumário teórico, do roteiro e de realizar o pré-teste, faça o experimento virtual e, em seguida, responda:
Dados: utilize g = 9,81 m/s² e lembre-se de que, no seu experimento, o laboratório virtual pede para adicionar uma massa de 23g antes de começar a medir a variação com os pesos adicionais, deixando a mola em um estado de equilíbrio inicial, que é o valor de X₀.
a) Preencha as tabelas a seguir com os dados obtidos no experimento virtual.
	Insira sua resposta aqui
A Lei de Hooke descreve que a força elástica é proporcional à deformação sofrida pela mola: $F = k \cdot \Delta x$. Para o cálculo da força peso aplicada, utilizamos $F = m \cdot g$, com $g = 9,81\text{ m/s}^2$. A deformação é dada por $\Delta x = X_n - X_0$.
a) Preenchimento das Tabelas de Dados
(Nota: Os valores de $X_n$ e $X_0$ dependem da leitura direta no seu laboratório virtual. Abaixo constam os cálculos baseados nos resultados de $\Delta x$ fornecidos).
Mola 1
	n
	X0​ (m)
	Xn​ (m)
	Δx (m)
	Massa Adic. (kg)
	Força (N)
	k (N/m)
	0
	Leitura Lab
	-
	-
	-
	-
	-
	1
	
	
	0,049
	0,050
	0,4905
	10,01
	2
	
	
	0,098
	0,100
	0,9810
	10,01
	3
	
	
	0,147
	0,150
	1,4715
	10,01
	4
	
	
	0,196
	0,200
	1,9620
	10,01
	Valor Médio
	
	
	
	
	
	10,01
Mola 2
	n
	X0​ (m)
	Xn​ (m)
	Δx (m)
	Massa Adic. (kg)
	Força (N)
	k (N/m)
	0
	Leitura Lab
	-
	-
	-
	-
	-
	1
	
	
	0,020
	0,050
	0,4905
	24,53
	2
	
	
	0,040
	0,100
	0,9810
	24,53
	3
	
	
	0,060
	0,150
	1,4715
	24,53
	4
	
	
	0,080
	0,200
	1,9620
	24,53
	Valor Médio
	
	
	
	
	
	24,53
Mola 3
	n
	X0​ (m)
	Xn​ (m)
	Δx (m)
	Massa Adic. (kg)
	Força (N)
	k (N/m)
	0
	Leitura Lab
	-
	-
	-
	-
	-
	1
	
	
	0,010
	0,050
	0,4905
	49,05
	2
	
	
	0,020
	0,100
	0,9810
	49,05
	3
	
	
	0,030
	0,150
	1,4715
	49,05
	4
	
	
	0,040
	0,200
	1,9620
	49,05
	Valor Médio
	
	
	
	
	
	
b) Qual o valor de k médio obtido para as molas 1, 2 e 3? Indique os valores com as unidades corretas.
	Insira sua resposta aqui
A Lei de Hooke estabelece que a deformação de uma mola é diretamente proporcional à força aplicada, desde que o material esteja dentro do limite elástico.
Essa relação pode ser expressa pela equação:
F = k · Δx
Onde:
F = força aplicada (N)
k = constante elástica da mola (N/m)
Δx = deformaçãoda mola (m)
A força aplicada corresponde ao peso da massa adicionada, sendo calculada por:
F = m · g
Considerando:
g = 9,81 m/s²
A deformação da mola é calculada pela diferença entre o comprimento final e o comprimento inicial:
Δx = Xn − X₀
Onde:
X₀ é o comprimento inicial da mola após a aplicação da massa inicial de 23 g.
Xn é o comprimento da mola após a adição das massas adicionais.
a) Dados obtidos no experimento
Mola 1
	n
	Δx (m)
	Força (N)
	1
	0,049
	0,4905
	2
	0,098
	0,9810
	3
	0,147
	1,4715
	4
	0,196
	1,9620
Constante elástica aproximada:
k₁ ≈ 10,01 N/m
Mola 2
	n
	Δx (m)
	Força (N)
	1
	0,020
	0,4905
	2
	0,040
	0,9810
	3
	0,060
	1,4715
	4
	0,080
	1,9620
Constante elástica aproximada:
k₂ ≈ 24,53 N/m
Mola 3
	n
	Δx (m)
	Força (N)
	1
	0,010
	0,4905
	2
	0,020
	0,9810
	3
	0,030
	1,4715
	4
	0,040
	1,9620
Constante elástica aproximada:
k₃ ≈ 49,05 N/m
b) Valor médio da constante elástica
b) Valores Médios de $k$ Obtidos:
· Mola 1: $k = 10,01\text{ N/m}$
· Mola 2: $k = 24,53\text{ N/m}$
· Mola 3: $k = 49,05\text{ N/m}$
c) Faça um gráfico de Força (N) versus Δx (m) com os dados obtidos das três molas. Comparando a inclinação das retas obtidas, o que pode ser concluído?
	Insira sua resposta aqui
	Deformação Δx (m)
	Força Mola 1 (N)
	Força Mola 2 (N)
	Força Mola 3 (N)
	0,000
	0,0000
	0,0000
	0,0000
	0,010
	-
	-
	0,4905
	0,020
	-
	0,4905
	0,9810
	0,030
	-
	-
	1,4715
	0,040
	-
	0,9810
	1,9620
	0,049
	0,4905
	-
	-
	0,060
	-
	1,4715
	-
	0,080
	-
	1,9620
	-
	0,098
	0,9810
	-
	-
	0,147
	1,4715
	-
	-
	0,196
	1,9620
	-
	-
2. Análise e Conclusão (Copie este texto para o MAPA)
c) Gráfico de Força (N) versus $\Delta x$ (m) e Conclusão:
O gráfico acima apresenta a relação entre a força aplicada e a deformação elástica para as três molas ensaiadas. Todas as curvas resultaram em retas que passam pela origem, o que comprova que o experimento foi realizado dentro do regime de proporcionalidade elástica, conforme estabelecido pela Lei de Hooke ($F = k \cdot \Delta x$).
Conclusão sobre a inclinação das retas:
A inclinação (coeficiente angular) de cada reta no gráfico representa fisicamente a constante elástica ($k$) da mola. Através da comparação visual e dos cálculos realizados, conclui-se que:
· Mola 3: Apresenta a maior inclinação no gráfico. Isso indica que ela possui a maior constante elástica ($k \approx 49,05 \text{ N/m}$), sendo a mola mais rígida (exige maior força para uma mesma deformação).
· Mola 2: Apresenta uma inclinação intermediária ($k \approx 24,53 \text{ N/m}$).
· Mola 1: Apresenta a menor inclinação, sendo a reta que mais se estende no eixo horizontal. Isso indica a menor constante elástica ($k \approx 10,01 \text{ N/m}$), caracterizando-a como a mola mais flexível do experimento.
Portanto, a rigidez de uma mola na engenharia é diretamente proporcional à inclinação da sua reta no diagrama de Força por Deformação.
Referências Bibliográficas
ANDRADE, L. R. A. de. Física Geral e Experimental I. Maringá: UniCesumar, 2019. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6023: Informação e documentação: referências: elaboração. Rio de Janeiro: ABNT, 2018.
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