relatório Conservação de Energia

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FACULDADE METROPOLITANA DE GUARAMIRIM - FAMEG
GRUPO UNIASSELVI
Acadêmicos:
Alexsandro Sidinei Castioni
Gisele Hilger 
Professor:
Elvis Schmidt
RELATÓRIO FÍSICA: ENERGIA
AULA LABORATÓRIO 1
Experimento: CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
Guaramirim - SC
2016
INTRODUÇÃO
O experimento realizado em questão, trata sobre a conservação de energia de determinadas formas, utilizando da plataforma PhET Colorado, para facilitar o entendimento do assunto tratado em questão. Abordaremos sobre energia potencial, cinética, energia total, gravidade, deslocamento, velocidade, atrito e energia térmica.
Por objetivo, realizar diferentes procedimentos, buscando e coletando dados para o esclarecimento de dúvidas e respostas às questões propostas, bem como um melhor aproveitamento das aulas de forma dinâmica, divertida, descontraída e mais envolvente.
PROCEDIMENTO DO EXPERIMENTO
Para a realização do experimento, nos foi disponibilizado o laboratório de informática. O procedimento inicial foi a localização do site PhET Colorado. A plataforma PhET Colorado é utilizada no meio acadêmico e profissional, facilitando o desenvolvimento de diferentes experimentos, pois oferece simulações de matemática e diversidades, de forma divertida, interativa, gratuita e baseada em pesquisas.
Figura 1 – PhET Colorado – plataforma do experimento
Fonte: Experimento realizado em laboratório
As Experiências
O primeiro passo parar dar início ao procedimento, é localizar na aba de Simulações, qual simulação que deseja trabalhar. Nosso tema, Física, e em seguida, a escolha da aba Trabalho, Força e Potência. Nessa opção, várias simulações sobre esse tema se abrirão. A escolha: Parque Energético para Skatistas.
Seguindo as orientações dadas quanto ao procedimento, daremos início ao experimento. A criação de uma rampa, curvada, com 10 metros de altura, de forma que a mesma não toque o chão. Usamos as opções da trena e mostrar grade para que a rampa ficasse, a olho nu, aparentemente proporcional e simétrica.
Figura 2 – PhET Colorado – rampa curvada
Fonte: Experimento realizado em laboratório
Com a rampa alinhada, colocamos o skatista no topo da rampa, de modo que ao se soltar e começar a descer, alcance o topo da rampa no outro lado, continuando o ciclo sem sair fora.
Ao ter essa parte concluída, abrimos a aba ‘energia vs. posição’, que fará com que um gráfico apareça. Esse gráfico, quando o skatista for solto na pista, irá informar a energia cinética, potencial, total e se caso houver atrito, mostrará a energia térmica. Para essa primeira parte do experimento, faremos sem atrito, ou seja, não haverá alteração quanto a energia térmica.
Figura 3 – PhET Colorado – gráfico de energia
Fonte: Experimento realizado em laboratório
Seguindo o passo a passo determinado para o experimento, fazendo a leitura do gráfico, retiramos as seguintes informações:
	
	PhETSkater 
	Star Skater 
	Bulldog 
	Bug 
	Energia Potencial Máxima
	8000J
	6500J
	2150J
	22J
	Energia Potencial Mínima
	900J
	750J
	250J
	2,5J
	Energia Cinética Máxima
	7100J
	5750J
	1900J
	19,5J
Tabela 1 – Energias – Tabela de resultados
Fonte: Experimento realizado em laboratório
O uso da rampa, foi feito com quatro diferentes patinadores, sendo que a massa de cada um também era diferente. O PhET Skater com 75kg, a Star Skater com 60kg, o Bulldog com 20Kg e a Bug com 0,2kg. 
Sendo assim, podemos responder algumas perguntas:
Qual dos skatistas tem mais energia? 
Por que?
Por que a energia total permanece sempre igual?
Concluímos que a massa influencia na energia de cada skatista, sabendo disso podemos afirmar que o skatista que tem mais energia é o PhET Skater – sendo que sua massa é maior em comparação com os outros. 
A energia total permanece sempre igual, porque o skatista desce a rampa e faz seu percurso retornando depois para o ponto inicial e a força que realiza esse trabalho é chamada de força conservativa, sendo que o trabalho total realizado depende apenas do ponto inicial e final do skatista, independente do caminho percorrido.
Seguindo adiante, modificaremos a rampa, para ficar aparentemente reta, na diagonal, constando 7 pontos, divididos praticamente iguais.
Figura 4 – PhET Colorado – rampa reta
Fonte: Experimento realizado em laboratório
Colocamos novamente o skatista no topo da rampa, para que ele deslize auxiliando no preenchimento da tabela a seguir, lembrando que em cada ponto deve ser parado para a coleta dos dados.
	Dot
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	Energia Potencial Máxima
	8300J
	7100J
	6000J
	4600J
	3350J
	2200J
	Energia Cinética Máxima
	0J
	1200J
	2300J
	3700J
	4950J
	6100J
Tabela 2 – Energias – Tabela de resultados
Fonte: Experimento realizado em laboratório
Podemos verificar, que no topo da rampa, a energia potencial está no seu máximo, enquanto que a energia cinética está zerada. 
Quando soltamos o skatista, ambas modificam seus valores, sendo que ao chegar na parte plana da rampa, ao fim da rampa, a energia potencial acaba zerando e a energia cinética está no máximo. Sendo assim, podemos responder as seguintes perguntas:
Qual foi o efeito sobre a energia potencial máxima do skatista quando ele foi colocado na parte inferior da rampa?
Explique por que isso aconteceu.
Qual foi o efeito sobre a energia cinética máxima do skatista quando ele foi colocado na parte inferior da rampa?
Explique por que isso aconteceu (Nota: não foi por causa da altura).
A energia potencial, na parte inferior da rampa, zerou, porque não havia altura, a mesma estava zerada. Aplicando a formula da energia potencial, que necessita de altura para que exista esse tipo de energia, a resposta será 0. (EPgrav=m*g*h)
A energia cinética , na parte inferior da rampa, chegou ao seu máximo, porque a velocidade foi aumentando a cada momento da descida, pois não havia atrito impedindo ou atrapalhando a movimentação do skatista.
Figura 5 – PhET Colorado – gráfico de energia
Fonte: Experimento realizado em laboratório
Modificando novamente a rampa, conforme solicitado, teremos novos dados para serem coletados. Abaixo, o experimento será realizado com cada um dos quatro diferentes patinadores, no ambiente da Terra, depois na Lua e Júpiter. Será coletado os dados de energia potencial máxima na parte superior do loop.
Figura 6 – PhET Colorado – rampa loop
Fonte: Experimento realizado em laboratório
Analisando o experimento, para cada patinador, levando em consideração cada lugar (Terra, Lua e Júpiter), obtivemos os seguintes dados:
	
	PhETSkater
	Star Skater
	Bulldog
	Bug
	Terra
	5608J
	4486J
	1495J
	15J
	Lua
	921J
	741J
	247J
	3J
	Júpiter
	14777J
	11840J
	3950J
	39J
Tabela 3 – Energias – Tabela de resultados
Fonte: Experimento realizado em laboratório
Através dos dados coletados, podemos responder as seguintes perguntas:
Explique por que a energia potencial máxima dos skatistas era diferente em cada local.
Calcule quais são os valores da gravidade na Terra, na Lua e em Júpiter.
a) Aumente o atrito na pista e explique o efeito que isso tem sobre a energia total do skatista.
b) Que tipo de energia é o atrito, que faz com que outras energias se transformem? Estas outras energias são transformadas em?
A variação da energia potencial está diretamente ligada a gravidade. A partir do momento que acontece variação no valor da gravidade, a energia também é afetada.
Seguindo a fórmula da energia potencial, podemos calcular a gravidade para cada lugar. Tendo a informação de que o loop se encontra numa altura de 7,6 metros, podemos resolver o problema, tendo uma média de gravidade, variando em:
Na Terra, com o skatista:
EPgrav = m*g*h
5608 = 75 * g* 7,6
g = 9,83 N/kg
Na Lua, com o skatista:
EPgrav = m*g*h
921 = 75 * g * 7,6
g = 1,61 N/kg
Em Júpiter, com o skatista:
EPgrav = m*g*h
14777 = 75 * g * 7,6
g = 25,92 N/kg
Fizemos apenas o cálculo pela massa do primeiro patinador,mas caso seja realizado a conta com os demais patinadores, o valor da gravidade sempre será o mesmo ou aproximado.
Caso haja um aumento ou acréscimo de atrito à rampa, a energia total não será alterada, apenas haverá oscilação na energia potencial e cinética (mais energia potencial, menos energia cinética e vice versa).
O atrito é uma energia de resistência existente através do contato de dois corpos. Essa energia se dissipa em forma de calor, tendo a transferência de energia, transformando em energia térmica.
ANÁLISE DE DIFICULDADES
Durante todo o procedimento, sentimos algumas dificuldades, perante a variadas influências. A internet, sendo um pouco lenta, travando em partes. Durante o experimento, na hora de alinhar a rampa, deixá-la reta com os pontos distribuídos igualmente. A leitura dos dados no gráfico também foi um pouco complicada, pois este em momentos estava muito pequeno, com os dados em múltiplos muito altos, o que dificultava a precisão dos valores. Outro aspecto que pode vir a alterar os valores, era localizar e colocar determinado patinador bem em cima do ponto de partida, porque este em vezes caía da rampa mesmo estando aparentemente sobre a mesma.
CONCLUSÃO
Com a obtenção de diferentes resultados no decorrer do experimento, podemos observar que o tema da conservação de energia envolve aspectos distintos, que influenciam ou não em determinado momento, dependendo da situação, massa, gravidade, altura e velocidade de deslocamento.
A energia potencial gravitacional é gerada nos pontos mais altos, onde ainda não há energia cinética, ou seja, a energia total é igual a energia potencial. A partir do momento em que há deslocamento e velocidade, essa energia potencial se transforma em energia cinética. Caso haja ainda a influência de atrito no decorrer do procedimento, este gera energia térmica que influenciará na energia potencial e cinética, mas não alterando a energia total, pois esta envolve um caminho, sendo ele, fechado, ou seja, que inicia e termina no mesmo lugar, (trabalho zero), chamada força conservativa.
Sendo assim, podemos considerar que a realização do experimento na plataforma PhET Colorado, foi de muita valia para o conhecimento e esclarecimento de dúvidas e dificuldades até o momento apresentado.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
TIPLER,Paul A. MOSCA, Gene. Física para Cientistas e Engenheiros. 6ª edição, Volume 1. Rio de Janeiro: LTC, 2012.
HALLIDAY,David. RESNICK, Robert. WALKER Jaerl. Fundamentos da Física. 9ª edição, Volume 1. Rio de Janeiro: LTC,2012.