Roteiro Experimento IV Conservação de Energia

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Universidade Federal Fluminense – EEIMVR 
Física Experimental I – 02/2011 
Professores: Rogerio M. de Almeida e Osvaldo Hélio 
Prática IV – Conservação de Energia 
1. Objetivo: 
 
O objetivo deste experimento é medir a energia mecânica de um sistema e verificar se ela é conservada. 
 
Material e equipamentos 
 
Trilho de ar e soprador, 1 planador (carro), um bloco, 2 Sensores óticos, cronômetro multifuncional, 
nível de bolha , régua de aço ou trena e paquímetro. 
 
2. Fundamentos teóricos: 
 
Os fundamentos teóricos sobre o conteúdo trabalhado nesta experiência podem ser encontrados nas 
seguintes referências: 
 
1) Sears & Zemansky, Física I – Mecânica, Ed. Pearson, 12ª edição 
2) Halliday, Resnick e Walker, Fundamentos da Física - Vol. 1, 6a edição 
3) H. M. Nussenzveig, Curso de Física Básica, Vol. 1 
4) Alonso & Finn, FÍSICA um curso universitário - Mecânica, Vol. I 
 
3. Experimento 
 
Nesta prática você deve analisar o movimento de um sistema composto por um planador (carro) e um 
bloco, como mostrado na figura 1; obter, a partir da medida do tempo e posição do carro sobre o trilho 
de ar, sua aceleração e as energias envolvidas no sistema. 
 
4. Procedimento Experimental: 
 
1. Certifique-se de que o trilho de ar esteja na horizontal, colocando o carrinho em várias posições no 
trilho e observando se este entra em movimento. Caso necessário, proceda ao nivelamento do trilho com 
o nível de bolha. 
 
2. Utilizando uma balança, meça a massa do carrinho e a do corpo ao qual ele será amarrado. 
 
3. Meça a largura d da bandeira do planador. 
 
4. Coloque o sensor 1 próximo de uma extremidade do trilho de ar e o sensor 2 a 10 cm do sensor 1. 
 
5. Solte o corpo de uma altura h, submetendo desta forma, o carrinho a uma aceleração. 
A figura 1 ilustra este procedimento. 
 
6. Meça 4 vezes o intervalo de tempo t para o planador ir do sensor inicial até o sensor final. 
 
7. Meça 4 vezes o tempo �� que a bandeira do planador leva para passar pelo sensor final do intervalo. 
 
 
 
 
Figura 1: Ilustração do procedimento experimental. 
 
 
8. Coloque o sensor 2 a 20 cm do sensor 1 e repita as medidas do intervalo de tempo t e do tempo da 
bandeira ��. 
 
9. Continue realizando as medidas até completar 6 distâncias diferentes entre os sensores. 
 
 
Relatório: 
 
(a) Construa, utilizando um papel milimetrado, o gráfico da velocidade (� � �/��� do planador ao 
passar pelo sensor 2 em função do tempo; 
 
(b) Determine, utilizando o método dos mínimos quadrados, a velocidade inicial e a aceleração do 
planador; 
 
(c) Compare a aceleração obtida no item (b) com a esperada segundo a teoria; 
 
(d) A partir dos dados obtidos, construa uma tabela contendo o instante de tempo, a energia cinética total 
do sistema, a energia potencial gravitacional do sistema e a energia mecânica total do sistema. 
(e) A partir da tabela obtida no item (d), construa um gráfico que indique a energia cinética, a energia 
potencial gravitacional e a energia total do sistema em função do tempo. (Este será um gráfico E(J) X 
t(s) contendo 3 curvas diferentes. Lembre-se de diferenciá-las, colocando uma legenda dentro do gráfico 
com esta finalidade.) 
 
(f) Calcule a energia dissipada durante o maior intervalo de tempo utilizado (maior distância entre os 
sensores). 
 
(g) Discuta o gráfico obtido no item (e): A energia mecânica foi conservada? Sim? Não? Caso não tenha 
sido, quais fatores foram responsáveis para a dissipação de energia? Discuta a conservação da energia.