Experiência A4 Conservações

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Experiência A4 
Trabalho e momento linear 
 
 
1. Objetivos: 
1. Determinar o trabalho da força de atrito; 
2. Verificar a conservação do momento linear: 
 
2. Equipamentos: 
1. Rampa, esferas, réguas, papel carbono, suporte para esfera menor e prumo. 
 
3. Métodos: 
1. Método da Conservação da energia mecânica. Considere a Figura 1 como referência. 
 
Figura 1 
1. Determinar uma posição na rampa e medir sua altura em relação a base da rampa. 
Essa altura será a altura de abandono (h) para a esfera que será usada para a próxima 
etapa. 
 
2. Método da Cinemática. Considere a Figura 2 como referência. 
 
Figura 2 
1. Colocar a rampa na extremidade da mesa como mostrado na Figura 1 e fixar com o 
auxílio de fita crepe; 
2. Com um prumo, localizar e marcar o ponto no piso, como indicado na figura 2 
(detalhe 4), para as medidas do alcance (xi); 
 
2 
 
3. Posicionar a esfera maior na posição determinada no item 1 (h), abandonar a esfera 
e observar o ponto em que esta atinge o piso da sala; 
4. Sobre este ponto, com o auxílio de fita crepe, fixe um papel em branco e sobre este, 
coloque o papel carbono com a face “suja” voltada para baixo; 
5. Abandonar 5 vezes a esfera maior a partir do ponto (h) e anotar na tabela, para cada 
abandono, os alcances (Xa1i) 
 
3. Conservação do momento. Considere a Figura 2 como referência. 
 
1. Colocar agora a esfera menor, sobre o suporte, na extremidade inferior da rampa 
(detalhe 2 na figura 2) e abandonar a esfera maior do mesmo ponto (h), provocando 
o choque entre as esferas e observar os pontos em que ambas as esferas tocam o 
piso; 
2. Sobre cada ponto, com o auxílio de fita crepe, fixe um papel em branco e sobre este, 
coloque o papel carbono com a face “suja” voltada para baixo; 
3. Abandonar, novamente, 5 vezes a esfera maior da mesma altura (h) e após o choque 
com a esfera menor medir os alcances para esfera maior depois do choque (Xd1i) e 
para a esfera menor depois do choque (Xd2i). 
4. Medir as massas (M1 e M2) das esferas; 
5. Medir a altura (H) do ponto de lançamento da rampa até o piso. 
6. Medir os diâmetros (D1 e D2) das esferas maior e menor, respectivamente. 
 
4. Para a elaboração do relatório 
1. Conservação da energia mecânica: 
1. Desprezando o atrito, demonstre que a expressão para a velocidade, pelo método da 
conservação de energia (Vce), é dada por: 
𝑉𝑐𝑚 = √
10𝑔ℎ
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Considere a energia cinética final como a soma das energias cinéticas de translação 
e rotação. 
2. A partir desta expressão calcule a velocidade de lançamento Vce para o ponto de 
abandono h. 
 
2. Cinemática: 
1. Demonstre que a expressão da velocidade determinada pela cinemática (Vcn) no 
final da rampa, é dada por: 
𝑉𝑐𝑛 = 𝑥√
𝑔
2𝐻
 
 
2. Calcule o alcance médio para as esferas maior antes do choque e com auxílio da 
expressão acima calcule a velocidade Vcn. 
3. Compare Vce com Vcn para a esfera maior, qual a será a velocidade mais precisa e 
porquê? 
4. Determine através destas velocidades qual foi o trabalho realizado pela força de 
atrito durante a descida da esfera sobre a rampa. 
 
3. Conservação do momento linear: 
 
1. Calcule os alcances médios para as esferas depois do choque e com auxílio da 
expressão para o cálculo de Vcn acima, calcule a velocidades para os três alcances. 
 
3 
 
2. Verifique a lei de conservação do momento linear. 
 
5. Questões, Comentários Finais e Conclusão. 
 
1. Qual procedimento seria o mais preciso para o cálculo da velocidade de lançamento o da 
conservação da energia Vce ou o da teoria da cinemática Vcn? 
2. Apresente os resultados finais e apresente as conclusões. 
 
6. Bibliografia: 
 RESNICK, R. & HALLIDAY, D.(1982) Física, vol. 1. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e 
Científicos Editora. 
o Capitulo 9, seção 9-5 (Conservação do Momento Linear) 
o Capitulo 10, seções 10-2 (Impulso e Momento Linear), 10-3 (Conservação do Momento Linear 
Durante as Colisões) e 10-4 (Colisões em uma dimensão). 
 
• TIPLER, P.A.(1985) Física, vol. 1. Rio de Janeiro: Editora Guanabara. 
o Capitulo 10, seções 10-2 (Conservação do Momento Linear), 10-4 (Energia Cinética de Um 
Sistema de Partículas) 
o Capitulo 11, seções 11-5 (Variações de Energia nas Colisões), 11-6 (Colisões Perfeitamente 
Elásticas em Uma Dimensão), 11-8 (Colisões Perfeitamente Inelásticas). 
 
 
Folha de dados 
 
 
1. Dados para determinar as velocidades e o trabalho da força de atrito. 
Massa da esfera maior (M1) ± kg 
Massa da esfera menor (M2) ± kg 
Diâmetro da esfera maior (D1) ± m 
Diâmetro da esfera menor (D2) ± m 
Altura de abandono (h) ± m 
Altura do ponto de lançamento até o piso (H) ± m 
 
 
2. Alcances antes e depois do choque das esferas: 
n 
Alcance da esfera maior 
antes do choque Xa1i(m) 
Alcance da esfera maior 
depois do choque Xd2i(m) 
Alcance da esfera menor 
depois do choque Xd2i(m) 
1 
2 
3 
4 
5 
x±x ± ± ± 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
Folha de dados para entregar ao professor 
Experiência A4 - Conservação 
 
Professor: ID: Data: Grupo: 
 
Alunos presentes durante o experimento: 
1- _____________________________________________________________________ 
2-______________________________________________________________________ 
3- _____________________________________________________________________ 
4- _____________________________________________________________________ 
5- _____________________________________________________________________ 
 
1. Dado Dados para determinar as velocidades e o trabalho da força de atrito. 
Massa da esfera maior (M1) ± kg 
Massa da esfera menor (M2) ± kg 
Diâmetro da esfera maior (D1) ± m 
Diâmetro da esfera menor (D2) ± m 
Altura de abandono (h) ± m 
Altura do ponto de lançamento até o piso (H) ± m 
 
 
2. Alcances antes e depois do choque das esferas: 
n 
Alcance da esfera maior 
antes do choque Xa1i(m) 
Alcance da esfera maior 
depois do choque Xd2i (m) 
Alcance da esfera menor 
depois do choque Xd2i(m) 
1 
2 
3 
4 
5 
x±x ± ± ±