APS: CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA

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CURSO DE LICENCIATURA EM FÍSICA
MECÂNICA 1
PROF. NESTOR SAAVEDRA
30 Junho 2011 
CAMILA FERREIRA AGUIAR
APS: CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA
Experimento: Conservação da energia mecânica
Data: 30/06/2011
Objetivos: 
Obter a velocidade em partes distintas da pista. Antes, no ponto mais alto e depois do loop.
Através dos dados experimentais obtidos jogando os vídeos no tracker, descobrir a constante elástica da borracha.
Descobrir a energia dissipada pelo atrito.
Obter o coeficiente de atrito cinético.
Materiais: 
Carrinho (0,30kg): para colocar na pista
Pista de hot wheels com loop (tamanhos distintos): todo o experimento será voltado para a pista. (0,43m e 0,29m)
Caixa de giz: serve para calibrar a fita métrica no programa Tracker, sabendo que a caixa de giz mede 0,18 m temos uma escala nos arquivos trk.
Câmera: filmar o experimento e jogar no tracker para obter dados experimentais que seria difíceis de fazer à mão livre, devido a alta velocidade que o carrinho percorre a pista.
Tracker: o vídeo é colocado lá e marcado os pontos para obter valores de velocidade.
Régua: usada tanto para medir o tamanho do loop maior e menor, quanto o tamanho do apagador.
Métodos:
Montada a pista de Hot Wheels, de 0,29m o carrinho foi colocado em movimento com a deformação do elástico no início da pista, com a força e o jeito necessário o carrinho completa o looping.
Aumentada essa pista de 0,29 para 0,43 m o carrinho foi solto novamente com uma deformação no elástico e completou o loop, toda a experiência foi filmada.
Com a régua, medimos tanto o loop quanto o tamanho do apagador, este que serviria de escala para o vídeo jogado no tracker.
Resultados experimentais:
Após colocar o vídeo no tracker, marcamos o início e o fim do percurso do carrinho, calibramos a escala do vídeo, colocando o Tape Measure (fita métrica com transferidor) no apagador e colocando a devida medida a modo de escala.
Definimos uma escala no Axes (eixos) e marcamos os dados, a partir da marcação de dados o tracker fornece uma variedade de variáveis. E a variável usada nesse trabalho foi a velocidade.
No loop de maior diâmetro:0,43m
Velocidade antes do loop: 4,829m/s passo 5 (0,165s)
Velocidade no ponto mais alto do loop: 1,858m/s passo 14 (0,462s)
Velocidade depois do loop: 2,364m/s passo 25 (0,825s)
Constante elástica: 
Ponto A, quando o elástico está completamente esticado;
Ponto B de velocidade igual a 4,829m/s, ponto antes do loop de maior diâmetro.
Substituindo:
*O valor de x foi descoberto a partir da marcação de dados no tracker, no arquivo x elástico.trk.
Energia dissipada pelo atrito:
Utilizando o passo 5, antes do loop e o passo 25, após o loop, os chamaremos de ponto A e ponto B.
Velocidade em A: 4,829 m/s
Velocidade em B: 2,364 m/s
Coeficiente de atrito cinético:
Segundo vídeo do loop maior:
Velocidade antes do loop: 4,253m/s passo 6 (0,198s)
Velocidade no ponto mais alto do loop: 1,715m/s passo 15 (0,495s)
Velocidade depois do loop: 3,406m/s passo 25 (0,825s)
No loop menor: 0,29cm
Velocidade antes do loop: 3,917 m/s passo 6 (0,198s)
Velocidade no ponto mais alto do loop: 1,738 m/s passo 13 (0,429s)
Velocidade depois do loop: 2,654 m/s passo 19 (0,627s)
Segundo vídeo do loop menor:
Velocidade antes do loop: 3,696 m/s passo 8 (0,264s)
Velocidade no ponto mais alto do loop: 1,612 m/s passo 15 (0,495s)
Velocidade depois do loop: 2,819 m/s passo 22 (0,726s) 
Conclusão:
Os valores das constantes elásticas no loop de maio diâmetro se apresentaram maiores que as do loop de menor diâmetro. Na teoria, num caso ideal, deveria ser a mesma em todos os casos, pois o elástico é o mesmo, porém há o erro sistemático, o experimentador, deve ter puxado a mola com quase a mesma força, não a mesma, o jeito que o dispositivo pegou o carrinho e tudo mais. Isso afeta a velocidade posterior do carrinho, e é a partir dessa velocidade posterior que calculamos a constante elástica, por isso essas flutuações nos valores.
A velocidades distintas no decorrer da pista se devem ao fato do princípio: 
Isso quer dizer que: antes do loop, onde a energia potencial gravitacional era baixa (altura baixa, no caso h=0) a velocidade do carrinho era maior, energia cinética.
Já no loop, onde havia certa altura, a energia potencial era maior, ocasionando uma energia cinética baixa, velocidade menor. Logo no ponto mais alto do loop era onde a velocidade deveria ser menor. E foi? Não.
Explicando: como a marcação de dados esta sujeita erros, pois é feita a mão, essa marcação não foi ideal, embora tenha tentado marcar o melhor possível. Mas isso se deve ao fato também, de que o carrinho não permaneceu em contato com a pista 100% do tempo, por isso, como não havia normal (força normal só existe quando o objeto esta sob uma superfície, e o carrinho “planou”.
Sabemos que quanto maior a velocidade de algum objeto, menor é o atrito cinético, o que foi mostrado acima, no loop maior a velocidade foi grande e os valores de atrito foram menores que os valores do looping menor.
Então teoricamente, quanto menor o atrito, menor o trabalho da força de atrito. Porém pode-se usar duas equações para achar o 
Como a massa do carrinho é sempre a mesma, a normal é a mesma, então a força de atrito depende só do coeficiente de atrito cinético de acordo com a segunda equação. Mas de acordo com a primeira, ele depende da variação da velocidade, então se houver uma variação grande, o atrito será maior. É o que ocorre, o loop maior deveria ter o trabalho de atrito menor, por causa do atrito menor de acordo com a segunda equação, porém o loop maior, tem uma variação maior nas velocidades, o que ocasiona um trabalho do atrito maior quando calculado.
Vídeos: APS5.AVI e ASP5.TRK é o primeiro vídeo/tracker do loop maior
APS6.AVI e APS6.TRK é o segundo vídeo/trakcer do loop maior
APS.AVI e APS.TRK e APS parte2.TRK são o terceiro e quarto do loop maior, como está no mesmo vídeo, foi “trackeado” 2 vezes.
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