Prática Principios da Conservação da Energia

Prévia do material em texto

Nome da Prática: Principios da Conservação da Energia 
Nome do Aluno: João Vitor 
Data de Execução: 14/04/2025 
Relatório de Prática - Laboratório Virtual 
 
 
Materiais e Métodos 
 
Materiais Necessários 
 
 
 
 Corpo de prova cilíndrico maciço;
 Corpo de prova cilíndrico oco;
 Fuso elevador;
 Multicronômetro;
 Nível bolha;
 Plano inclinado;
 Sensor fotoelétrico.
 
Procedimento 
 
 Ajuste: Nivelar a base com o nível bolha, ajustar o sensor e regular a inclinação da 
rampa.
 Multicronômetro: Ligar o multicronômetro, selecionar a função "F2 VM 1 SENSOR" e 
inserir o diâmetro do corpo de prova cilíndrico.
 Corpo de Prova Oco: Posicionar o corpo de prova oco na rampa, soltar e registrar 
tempo e velocidade no multicronômetro. Repetir o procedimento duas vezes.
 Corpo de Prova Maciço: Repetir o passo 3 para o corpo de prova maciço, realizando o 
experimento três vezes.
 Avaliação: Analisar os resultados e responder às questões na seção de "Avaliação dos 
Resultados", relacionando com os conhecimentos teóricos.
INTRODUÇÃO 
 
 
 
Como sabemos, a energia mecânica é a soma da energia cinética com a energia potencial 
gravitacional (e também, em alguns casos, com a energia potencial elástica). Em resumo, a energia 
mecânica (EM) pode ser expressa como: EM = EC (Energia Cinética) + EP (Energia Potencial). 
 
Essa teoria pôde ser desenvolvida a partir dos estudos de Galileu Galilei, que, em 1638, 
publicou diversas análises sobre fenômenos físicos. Entre essas análises, destacou-se o conceito 
do "pêndulo ininterrupto", que pode ser descrito como a conversão contínua entre energia potencial 
e energia cinética, e vice-versa. Essa conversão evidencia que a soma dessas duas formas de 
energia permanece constante — o que chamamos de energia mecânica. No entanto, é importante 
ressaltar que Galileu ainda não utilizava o termo “energia” como o conhecemos hoje. 
 
Mais adiante, entre 1676 e 1689, o filósofo e matemático Leibniz tentou formular 
matematicamente a ideia de energia associada ao movimento. Ele percebeu que, em muitos 
sistemas mecânicos, essa grandeza se conservava desde que as massas não interagissem entre 
si de forma externa. 
 
Para compreender melhor o princípio da conservação da energia mecânica, realizaremos 
ao longo deste relatório um experimento prático sobre esse conceito. 
 
 
 
OBJETIVOS 
 
 Determinar os valores da energia potencial gravitacional e sua conversão em energia 
cinética; 
 Avaliar a conservação da energia durante o movimento de um corpo; 
 Compreender os processos de transformação de energia que ocorrem durante o movimento; 
 Analisar o comportamento do sistema à luz do princípio da 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? 
 
Velocidade linear 
(m/s) 
Cilindro oco 
Cilindro 
maciço 
Descida 1 0.96 1.06 
Descida 2 0.98 1.04 
Descida 3 0.100 1.06 
Média 0.68 1.050 
Tabela 1 – Valores de velocidade linear obtidos no experimento 
 
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 7,86 7,86 
Tabela 2 – Especificações dos corpos de prova 
 
 
 
Grandezas 
 
Cilindro oco 
 
Cilindro maciço 
Momento de inércia – I (kg.m2) 0.000963 0.01275 
Velocidade linear média – V (m/s) 0.775598 0.542839 
Velocidade angular – ω (rad/s) 15.551196 10.85678 
 
Energia cinética de translação - Kt (J = kg m2/s2) 
 
0.112267 
 
0.170431 
Energia cinética de rotação – Kr (J = kg m2/s2) 0.004717 0.007254 
Energia cinética total – K (J = kg m2/s2) 0.116984 0.177685 
Energia potencial gravitacional – U (J = kg m2/s2) 0.065252 0.176764 
Erro relativo percentual em relação à energia 
inicial do cilindro – ER% (%) 
 
15.424% 
 
0.502% 
Tabela 3 – Grandezas relacionadas à conservação da energia 
 
 
3. É certo afirmar que a energia potencial gravitacional é igual a soma das energias 
cinéticas de translação e rotação? Por quê? 
Resp. Não, pois a energia potencial gravitacional é uma forma de energia associada à 
posição de um corpo em um campo gravitacional, sendo proporcional à sua massa, à gravidade 
local e à altura em relação a um ponto de referência. 
 
 
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? 
Resp.Quando o erro relativo é maior que zero, isso indica que existe uma discrepância entre os 
valores das energias, apontando a presença de um erro nas medições ou nos cálculos 
 
 
5. Como você definiria a conservação da energia em termos das energias envolvidas 
neste experimento? 
Resp. A conservação da energia total ocorre pela soma da energia cinética, que está associada 
ao movimento, e da energia potencial gravitacional, que depende da altura em relação a um 
referencial e da gravidade local. Como neste experimento não houve a presença de atrito, a energia 
total do sistema manteve-se conservada ao longo do processo. 
 
 
 
 
 
 
 
Conclusão 
 
 
A partir dos resultados obtidos no experimento, constatou-se que a velocidade linear do corpo oco 
é moderadamente inferior à do corpo maciço. Consequentemente, o tempo de descida do corpo 
maciço foi menor, evidenciando que ele se desloca mais rapidamente em relação ao corpo oco nas 
mesmas condições experimentais. 
Referências Biliográficas 
 
 
Algetec- Laboratórios virtuais. Simulador “ Princípio da conservação de energia ” Disponível em: 
https://celsolisboa.grupoa.education/sagah/object/default/102643157 Acesso em:14/04/2025 
CHAVES, A laor. Física Basica: Mecanica. G rupo GEN 2007.E- book.ISBN 978-85-216-
1932-1 D isponível em: https//:integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-216-1932-1 
Acesso em: 14/04/2025; 
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física- Vol1-
Mecanica, 10° edição.Grupo GEN 2016.E-book 9788521632054 Disponível em: 
https//:integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85-216-1932-1. Acesso em: 14/04/2025;