Roteiro de Fisica Geral e Experimental

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ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FISICA GERAL E EXPERIMENTAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RUDIVAL LOPES MANGABEIRA NETO 
UNOPAR – ANHANGUERA 
ABRIL/2025 
 
 
Atividade 1 
PRINCIPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA 
 
20º a 50 mm 
 
 
 
 
 
20º a 60 mm 
 
 
 
 
 
 
 
Velocidade Linear 
(m/s) 
Cilindro Oco Cilindro Maciço 
Descida 1 0,053 0,049 
Descida 2 0,055 0,05 
Descida 3 0,054 0,05 
Média 0,054 0,0496 
Especificações Cilindro Oco Cilindro Maciço 
Massa (kg) 110 g 300 g 
Diâmetro interno (m) 40 mm - 
Diâmetro externo (m) 50 mm 50 mm 
Velocidade Linear 
(m/s) 
Cilindro Oco Cilindro Maciço 
Descida 1 0,056 0,053 
Descida 2 0,056 0,051 
Descida 3 0,056 0,051 
Média 0,056 0,0516 
Cilindro Oco 
Massa 
110 g ÷ 1.000 g = 0,11 kg 
Diâmetro externo 
50 mm ÷ 1.000 = 0,05 m 
Diâmetro interno 
40 mm ÷ 1.000 = 0,04 m 
Raio externo 
r = 50/2 = 25mm 
25 mm ÷ 1.000 = 0,025 m 
Raio interno 
r = 40/2 = 20mm 
20 mm ÷ 1.000 = 0,020 m 
 
Cilindro Maciço 
Massa 
300g ÷ 1000 g = 0,3 kg 
Diâmetro externo 
50 mm ÷ 1.000 = 0,05 m 
Raio externo 
r = 50/2 = 25mm 
25 mm ÷ 1.000 = 0,025 m 
 
Conversões Cilindro Oco Cilindro Maciço 
Massa 0,11 kg 0,3 kg 
Diâmetro externo 0,05 m 0,05 m 
Diâmetro interno 0,04 m - 
Raio externo 0,025 m 0,025 m 
Raio interno 0,020 m - 
 
 
 
 
Cálculos 
1 – Momento de Inércia: 
 
Cilindro Oco: 
 
I = ½ m (ri² + re²) 
I = (1/2) . 0,11kg .(0,025² + 0,020²) 
I = 3,3625 x 10^-5 kg.m² 
 
Cilindro Maciço: 
I = ½ m r²m 
 I = (1/2) . 0,3 kg . (0,025²) 
 I = 9,375 x 10^-5 kg.m² 
 
2 – Velocidade Angular: 
ω = v / re 
 
Cilindro Oco: 
 
 ω = 0,056 m/s / 0,025 m = 2,24 rad/s 
 
Cilindro Maciço: 
 
ω = 0,0516 m/s / 0,025 m = 2,064 rad/s 
 
 
 
 
 
 
3. Energia Cinética de Translação: 
Kt = ½ m v ² 
 
Cilindro Oco: 
 
Kt = (1/2) . 0,11 kg . (0,056 m/s)² = 1,7248 x 10^-4 J 
 
Cilindro Maciço: 
 
Kt = (1/2) . 0,3 kg . (0,0516 m/s)² =4,004 x 10^-4 J 
 
4. Energia Cinética de Rotação: 
Kr = ½ I ω² 
 
Cilindro Oco: 
 
kr = ½ . 3,3625 x 10^-5 kg.m² . (2,24 rad/s)² = 8,437 x 10^-5 J 
 
Cilindro Maciço: 
 
kr = ½ . 9,375 x 10^-5 kg.m² . (2,064 rad/s)² = 1,993 x 10^-4 J 
 
 
5. Energia Cinética Total: 
Kt + Kr 
 
Cilindro Oco: 
 
1,7248 x 10^-4 J + 8,437 x 10^-5 J = 2,5685 x 10^-4 J 
 
Cilindro Maciço: 
 
4,004 x 10^-4 J + 1,993 x 10^-4 J = 5,997 x 10^-4 J 
 
6. Energia Potencial Gravitacional Inicial: 
Uo = m g h0 
Cilindro Oco: 
 
Uo = 0,11 kg . 9,81 m/s² . 0,06 m = 0,064746 J 
 
Cilindro Maciço: 
 
Uo= 0,3 kg . 9,81 m/s² . 0,06 m = 0,17658 J 
 
7. Diferença Percentual: 
[(Ktotal – Uo) / Uo] .100% 
Cilindro Oco: 
 
[(2,5685 x 10^-4 J - 0,064746 J) / 0,064746 J] * 100% 
-99,604% 
 
Cilindro Maciço: 
 
[(5,997 x 10^-4 J - 0,17658 J) / 0,17658 J] * 100% 
-99,661% 
 
Grandezas Cilindro Oco Cilindro Maciço 
Momento de Inércia (kg.m²) 3,3625 x 10^-5 
kg.m² 
9,375 x 10^-5 
kg.m² 
Velocidade Linear Média (m/s) 0,056 0,0516 
Velocidade Angular (rad/s) 2,24 rad/s 2,064 rad/s 
Energia Cinética de Translação (J) 1,7248 x 10^-4 J 4,004 x 10^-4 J 
Energia Cinética de Rotação (J) 8,437 x 10^-5 J 1,993 x 10^-4 J 
Energia Cinética Total (J) 2,5685 x 10^-4 J 
 
5,997 x 10^-4 J 
Energia Potencial Gravitacional 
Inicial (J) 
0,064746 J 0,17658 J 
 
Diferença percentual entre Energia 
Cinética Total e a Energia 
Pontencial Inicial em relação a esta 
(J) 
-99,604% 
 
-99,661% 
 
 
A investigação experimental da transição energética em corpos rígidos descendo 
um plano inclinado revelou uma discrepância significativa entre a energia 
potencial gravitacional inicial e a energia cinética total aferida no ponto de 
mensuração. Tal disparidade, evidenciada por um déficit energético da ordem de 
aproximadamente 99%, sinaliza a predominância de mecanismos dissipativos 
no sistema analisado. 
A análise teórica e a observação empírica convergem para a identificação do 
atrito como o principal agente responsável pela dissipação energética. A 
interação entre os corpos e a superfície de descida, bem como a resistência do 
ar, induzem a conversão da energia mecânica em formas não recuperáveis, 
preponderantemente energia térmica. 
A magnitude da perda energética, expressa pela discrepância entre os estados 
inicial e final, ressalta a relevância da consideração de forças não conservativas 
na modelagem de sistemas físicos reais. A idealização de sistemas 
conservativos, embora útil para a simplificação analítica, demonstra-se 
inadequada para a representação precisa de fenômenos empíricos. 
A presente pesquisa, portanto, destaca a necessidade de incorporar modelos de 
atrito e outras formas de dissipação na análise de sistemas mecânicos, a fim de 
obter previsões mais acuradas e consistentes com os resultados experimentais. 
Tal abordagem é fundamental para o desenvolvimento de projetos de engenharia 
que visem a otimização da eficiência energética e a minimização de perdas. 
Em síntese, a investigação experimental da descida de corpos rígidos em plano 
inclinado corrobora a relevância do atrito como mecanismo dissipativo 
preponderante, evidenciando a necessidade de refinar os modelos teóricos para 
a representação mais fidedigna de sistemas físicos reais. 
 
 
 
 
 
 
 
Atividade 2 
ESTÁTICA 
 
Informações 
dprato = 14,5 cm 
fprato = (massa do prato + peso adicionado) x 9,8 
fcontrapeso = 0,5 kg x 9,8 = 4,9 N 
 
1º Peso; 
 
dprato = 14,5 cm 
dcontrapeso = 10,2 cm 
Fcontrapeso = 4,9 N 
 
Fprato = dcontrapeso . Fcontrapeso = 10,2 . 4,9 = 3,45 N 
Dprato 14,5 
 
 
Retirando o peso do prato ; 
(0,2 kg x 9,8 = 1,96 N) 
 
Fpeso = 3,45 – 1,96 = 1,49 N 
 
M = 1,49 / 9,8 = 151,7g 
 
2º Peso 
 
dprato = 14,5 cm 
dcontrapeso = 8,6 cm 
Fcontrapeso = 4,9 N 
 
Fprato = dcontrapeso . Fcontrapeso = 8,6 . 4,9 = 2,91 N 
Dprato 14,5 
 
 
Retirando o peso do prato ; 
(0,2 kg x 9,8 = 1,96 N) 
 
Fpeso = 2,91 – 1,96 = 0,95 N 
 
M = 0,95 / 9,8 = 96,9 g 
 
3º Peso 
 
dprato = 14,5 cm 
dcontrapeso = 7,8 cm 
Fcontrapeso = 4,9 N 
 
Fprato = dcontrapeso . Fcontrapeso = 7,8 . 4,9 = 2,63 N 
Dprato 14,5 
 
 
Retirando o peso do prato ; 
(0,2 kg x 9,8 = 1,96 N) 
 
Fpeso = 2,63 – 1,96 = 0,67 N 
 
M = 0,67 / 9,8 = 68,4 g 
 
 
 
4º Peso 
 
dprato = 14,5 cm 
dcontrapeso = 7,3 cm 
Fcontrapeso = 4,9 N 
 
Fprato = dcontrapeso . Fcontrapeso = 7,3 . 4,9 = 2,47 N 
Dprato 14,5 
 
 
Retirando o peso do prato ; 
(0,2 kg x 9,8 = 1,96 N) 
 
Fpeso = 2,47 – 1,96 = 0,51 N 
 
M = 0,51 / 9,8 = 52,0 g 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Atividade 3 
HIDROSTÁTICA 
 
Empuxo sofrido pelo cilindro; 
E = Par – Págua 
 
Par = 0,9091 N 
Págua = 0,4184 N 
 
E = 0.9091 – 0,4184 = 0,4907 N 
 
Volume do cilindro; 
E = 0,4907 N 
Pf = 1000kg/m³ 
Vf = ? 
g = 9,8 m/s² 
 
E = pf. Vf . g 
Vf = E / pf . g 
 
Vf = 0.4907 / 1000 . 9,8 
Vf = 0.000050071 m³ 
Vf= 0.000050071 x 1.000.000 = 50,071 cm³ 
 
A técnica na determinação do volume do objeto 
A técnica do empuxo, baseada no Princípio de Arquimedes, é preferível para 
determinar o volume de um objeto porque permite obter resultados mais 
precisos, especialmente quando se trata de objetos com formas irregulares. 
Diferente do uso da régua, que depende de medidas lineares e só é eficaz para 
objetos com formas geométricas regulares, o empuxo calcula o volume real 
deslocado ao submergir o corpo em um líquido. Dessa forma, essa técnica 
considera toda a forma do objeto, inclusive curvas, cavidades ou saliências, 
tornando-se mais confiável e versátil para diversas situações experimentais. 
 
 
Par = 0,9091 N 
Págua = 0,8976 N 
 
E = 0.9091 – 0,8976 = 0,0115 N 
 
Volume do cilindro; 
E = 0,0115 N 
Pf = 1000kg/m³ 
Vf= ? 
g = 9,8 m/s² 
 
E = pf. Vf . g 
Vf = E / pf . g 
 
Vf = 0.0115 / 1000 . 9,8 
Vf = 0,00000117347 m³ 
Vf = 0,00000117347 x 1.000.000 = 1,17 cm³ 
 
O dinamômetro marca esse novo valor porque, ao encher completamente o 
recipiente com água, o objeto imerso sofre um empuxo diferente, dependendo 
do quanto ele está submerso. Se ele estiver menos submerso do que na medição 
anterior (com menos água), a força de empuxo será menor, e o peso aparente 
registrado pelo dinamômetro será maior. Isso explica por que o valor atual 
(0,8976 N) está mais próximo do peso real do objeto (0,9091 N): a água está 
exercendo menos empuxo sobre ele nesta situação. 
 
 
 
 
 
 
 
Atividade 4 
DILATÔMETRO 
 
MATERIAL T0 (ºC) AL (mm) T (ºC) AT (ºC) A (ºC-1) 
Cobre 024,5 62 095,8 071,3 1,74 x 10-
5 
Latão 024,5 69 095,8 071,3 1,94 x 10-
5 
Aço 024,5 39 095,8 071,3 1,09 x 10-
5 
 
 
A = AL / L0 . AT 
 
L0 = 500mm 
AT = 71,3 º C 
Cobre; 
A = 62 / 500 . 71,3 = 62 / 35650 = 1,74 x 10-5 ºC-1 
Latão; 
A = 69 / 500 . 71,3 = 69 / 35650 = 1,94 x 10-5 ºC-1 
Aço; 
A = 39 / 500 . 71,3 = 39 / 35650 = 1,09 x 10-5 ºC-1 
Valores Tabelados (literatura): 
Material α (°C⁻¹) – Tabelado 
Cobre ≈ 1,7 × 10⁻⁵ 
Latão ≈ 1,9 × 10⁻⁵ 
Aço ≈ 1,1 × 10⁻⁵ 
 
 Comparação com os seus valores: 
Material α calculado α tabelado Comentário 
Cobre 1,74 × 10⁻⁵ 1,7 × 10⁻⁵ Muito próximo 
Latão 1,94 × 10⁻⁵ 1,9 × 10⁻⁵ Muito próximo 
Material α calculado α tabelado Comentário 
Aço 1,09 × 10⁻⁵ 1,1 × 10⁻⁵ Muito próximo 
 
Conclusão 
Os valores de coeficiente de dilatação linear obtidos experimentalmente ficaram 
muito próximos dos valores encontrados na literatura. Isso demonstra que o 
experimento foi realizado com boa precisão e que os materiais testados 
apresentam comportamento térmico compatível com o esperado. Pequenas 
diferenças podem ser atribuídas a margens de erro no manuseio dos 
instrumentos ou nas leituras.