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LUIS GONÇALVES DA SILVA JUNIOR
 
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA MECÂNICA DE UM SISTEMA MASSA-MOLA
ROSANA
MAIO DE 2016
LUIS GONÇALVES DA SILVA JUNIOR
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA MECÂNICA DE UM SISTEMA MASSA-MOLA
Relatório Técnico-Científico sobre conservação de energia mecânica de um sistema massa-mola baseado nas práticas teóricas e experimentais realizadas no Laboratório de Física, apresentado no Campus Experimental de Rosana - UNESP - Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, como requisito para a avaliação das disciplinas Laboratório de Física I, do curso Engenharia de Energia.
Luis Gonçalves da Silva Junior
ROSANA
MAIO DE 2016
SUMÁRIO
5RESUMO	�
5OBJETIVO	�
5Introdução teórica	�
5Descrição do Experimento	�
5Procedimento 1	�
5Procedimento 2	�
5Conclusão	�
5Referências Bibliográficas	�
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Associação de molas em série	9
Figura 2: Associação de molas em paralelo	10
Figura 3: Processo de adição de massas	11
Figura 4: Tabela de medidas 	12
LISTA DE EQUAÇÕES
Equação 1.1: Força potencial gravitacional	9
Equação 1.2: Força peso	8
Equação 1.3: Constante da mola k2 	9
Equação 1.4: Força aplicada 	9
Equação 1.5: Força total aplicada sobre as molas 	9
Equação 1.6: Força total das constantes	10
Equação 1.7: Erro	10
Gonçalves, Luis. Conservação de Energia Mecânica de um sistema massa-mola 2016.(9pg.). Conservação de Energia Mecânica de um sistema massa-mola, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Campus Experimental de Rosana, 2016.
RESUMO
Para realizar o experimento atual foram utilizados materiais simples e de fácil manuseio como uma mola helicoidal, três massas acopláveis, um tripé, régua e balança para pesar cada massa e desenvolver a parte prática do experimento.
 Primeiramente a constante da mola foi calculada, após esse processo, verificou-se três variáveis y, sendo elas: (Posição em que a mola está em repouso sem massas acopláveis), (posição que a massa passa a obter após ter uma massa suspensa.) e (maior variação alcançada pela mola a partir do repouso), para obter estes dados, houve uma separação de três etapas, pois cada uma foi sujeita a um peso, divididos em aproximadamente 50g, 100g e 150g. Para o cálculo do , o deslocamento foi medido cinco vezes para cada massa, após, a média foi calculada. Todo este procedimento é necessário para o cálculo da constante. A conservação de energia mecânica é obtida através da soma das energia cinética, potencial gravitacional e potencial elástica.
Palavras chave: Lei de Hooke. Mola. Associação.
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OBJETIVO
O objetivo do presente experimento foi estudar a conservação de energia mecânica, para isso foi utilizado um sistema oscilante massa-mola (mola helicoidal).
1.1 Introdução
Energia é a capacidade de realizar um trabalho, por exemplo, quando aplica-se uma força em um objeto e este se movimenta pode-se dizer que o trabalho realizado gerou uma energia cinética, ou seja, um movimento, outro exemplo é quando um corpo suspenso a uma determinada altura tem uma energia potencial gravitacional, porque ele tem possibilidade de realizar um trabalho futuro, pois caso ela entre em queda livre a energia potencial gravitacional se transformará em energia cinética, esse fato parte do princípio da conservação de energia mecânica, princípio que diz “ a energia não é criada nem destruída, ela é transferida ou transformada”, como analisou-se os casos anteriores viu-se que isso é realmente verdade, mas para esse conceito ficar bem claro, trataremos outro exemplos e definições mais precisas.
1.1.1 Energia potencial gravitacional
Quando uma pedra é lançada ao alto a medida que ela sobe, sua energia cinética (movimento) diminui, pela ação da gravidade que puxa o corpo de volta no sentido do centro da Terra, porém a medida que ele ganha altura sua energia potencial aumenta, pois sua capacidade de realizar um trabalho é proporcional a massa, a aceleração da gravidade e respectivamente à altura, levando em considerando que o trabalho é o produto da força pelo deslocamento do corpo, portanto quando o corpo caí, um pouco antes de atingir o solo sua energia cinética é máxima e sua altura é zero a energia potencial gravitacional é mínima.
Figura 1 - Energia potencial gravitacional armazenada nos pontos mais altos da montanha.�
A expressão (1.1), é utilizada para calcular a energia potencial gravitacional armazenada de acordo com a altura (h), a energia é representada pela letra (U), (m) é a massa do corpo, sendo esta em quilograma (kg) , segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI) e (g) é aceleração da gravidade que equivale a g = 9,8 m/s², assim temos a equação a seguir:
 
 (1.1)
A unidade de medida da energia potencial gravitacional é dada em Joule (J):
 
 (1.2)
1.1.2 Energia cinética
Suponha um praticante de ski que encontra-se em repouso numa montanha a 10 metros de altura em relação ao chão, na iminência de realizar um trabalho, considerando o plano inclinado, nesse momento, considerando o sistema sua energia potencial é máxima, ele se move para frente e inicia o movimento de descida, simultaneamente sua energia cinética aumenta. Pode-se dizer também que a energia cinética de uma partícula é igual ao trabalho total realizado para acelerá-la a partir do repouso até sua velocidade presente. Pode-se analisar a ideia pela figura (2).
Figura 2 - Energia potencial convertida em cinética.
Para considerar a energia cinética, temos alguns quesitos, a energia da partícula depende da velocidade do corpo e de sua massa, assim temos a relação (1.3):
 
 (1.3)
Como a energia potencial gravitacional a cinética é dada em joule.
1.1.3 Energia potencial elástica
A energia potencial elástica, está relacionada a deformação da mola quando uma força é aplicada sobre ela, quando esticada ou comprimida suas dimensões são deformadas, dessa maneira há uma energia que fica armazenada na mola, que tem possibilidade de realizar um trabalho futuro.
Pode-se relacionar a energia potencial elástica à energia potencial gravitacional, quando uma mola está está presa a uma superfície, ficando assim suspensa, há a força peso atuando sobre ela, e a medida que é adicionado massas a mola sai do seu estado relaxado para deformação. Pode-se perceber isso pela figura (3):
Figura 3 - (a) a mola está sendo comprimida, (b) mola sendo deformada.
 A equação da energia potencial elástica é dada pela expressão (1.3):
 
 (1.4)
A força peso é dada pela equação (1.4):
 (1.5)
Na elongação da mola (1.5):
 (1.6)
Descrição do Experimento
Nesta descrição será exposto os processos e equipamentos utilizados para o experimento referente associação de molas, por meio deste, será possível analisar as variações da força e deslocamento de um peso suspenso em uma mola em série ou em paralelo. Contou-se com o apoio do equipamento EQ005 da Cidepe, usamos os recursos de sustentação com painel e haste para prender a mola helicoidal que tem a sua outra ponta presa em um gancho onde colocou-se três massas de aproximadamente 50g para medir o deslocamento com ajuda da escala milimetrada.
 O experimento foi dividido em várias etapas, dentro delas, primeiramente a constante elástica da mola foi calculada, logo após, o , e foram verificados e teve as suas constantes calculadas através da variação da mola, conforme a adição das massas. Após este processo, foi necessário calcular a força cinética, a força potencial gravitacional e a potencial elástica, a fim de encontrar o valor da conservação de energia mecânica, vendo que essa é o resultado da soma das energias propriamente ditas. Os processos feitos para obter os dados serão relacionados abaixo.
Para encontrar a constante da mola,foi necessário o auxílio gráfico e da linha de tendência.
 
 
 
 (1.7)
 
Após este processo, pode-se verificar os y’s, conforme a imagem abaixo.
	 	 Figura 2 – y’s
As massas foram pesadas e multiplicas pela aceleração da gravidade, a fim de obter a força peso na mola. Neste processo foram identificados os valores abaixo, por meio da equação seguinte;
 (1.5)
Figura 4 - 
Com estes dados, pode-se calcular a energia potencial gravitacional, conforme a equação abaixo;
 
 (1.1)
 0,10J
Para calcular a diferença de e , utilizou-se a equação (1.4).
0,02 ± 0,001
Ainda utilizando as equações anteriores, pode-se verificar os resultados em soma, exibidos abaixo por meio das tabelas.
Por fim,
	Com 3 massas (1,47 N)
	Equação
	Medidas
	(yₒ-yₑ)=mg/k
	0,055
	Eₒ = mgy
	0,302
	(yₒ-ym)=2mg/k
	0,110
Conclusão
Neste experimento foi possível verificar as deformações e oscilações de uma mola quando possui uma força peso causando alteração no estado de repouso. Por meio disso, a energia cinética, potencial gravitacional e potencial elástica, foram encontradas com o intuito de descobrir a conservação de energia mecânica através da soma das energias mencionadas.
Referências Bibliográficas
PERUZZO, Jucimar. Experimentos de Física Básica: Mecânica. São Paulo: Livraria da Física, 2012. 323 p
LENZ, Jorge Alberto; FLORCZAK, Marcos Antonio. Atividades experimentais sobre conservação da energia mecânica:Atividades experimentais sobre conservação da energia mecânica. Curitiba: Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2012. 13 v.
�Av. dos Barrageiros, 1881 CEP: 19274-000 Rosana, SP Telefone: (18) 3284-9000
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