RELATORIO Conservação de Momento Linear Colisões – Condutividade em Materiais

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FACULDADE METROPOLITANA DA GRANDE FORTALEZA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
BRENDA KÉZIA DE SOUSA MARQUES
BRENO ALEXSSANDRO BARROS LUIZ
GABRIEL ANGEL DE SOUSA ESCOUBOUÉ
RAYANNE DE PAULA RIBEIRO
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA – FÍSICA II
Conservação de Momento Linear: Colisões – Condutividade em Materiais
FORTALEZA
2018
BRENDA KÉZIA DE SOUSA MARQUES
BRENO ALEXSSANDRO BARROS LUIZ
GABRIEL ANGEL DE SOUSA ESCOUBOUÉ
RAYANNE DE PAULA RIBEIRO
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA – FÍSICA II
Conservação de Momento Linear: Colisões – Condutividade em Materiais
Relatório apresentado a disciplina de Física Geral e Experimental II, do curso de Engenharia Civil da Faculdade Metropolitana da Grande Fortaleza – FAMETRO – como complemento da nota de AP1, sob orientação do prof.ª Danielle Kelly Saraiva de Lima - Doutor.
FORTALEZA
2018
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO	4
CONSERVAÇÃO DE MOMENTO LINEAR: COLISÕES 	4
Materiais 	4
Experimento 	4
Resultados 	5
CONDUTIVIDADE EM MATERIAIS 	6
Materiais 	6
Experimento 	6
Resultados 	7
CONCLUSÃO 	8
REFERÊNCIAS 	8
INTRODUÇÃO
Este relatório foi feito a partir de uma aula prática de Física Geral e Experimental II, realizada no laboratório de física da FAMETRO – Faculdade Metropolitana da Grande Fortaleza, onde realizamos dois experimentos utilizando equipamentos. 
Nessa prática, observaremos as características da conservação de momento linear aplicado para colisões, através da coleta dos dados experimentais e da realização dos cálculos teóricos, esboçamos gráficos dos dados, determinamos a velocidade média escalar. Também comparamos, agora em condutividade em materiais, qual material, entre cobre e alumínio, apresenta indicativos de maior incidência em condutividade. 
CONSERVAÇÃO DE MOMENTO LINEAR: COLISÕES 
Materiais 
Para realizarmos essa prática usamos os seguintes materiais: carros, coxão de ar, cronômetro, quatro sensores, pesos, bomba de ar, balança de precisão e trena.
Experimento
O experimento ocorreu na máquina de teste de acordo como mostra a Figura 1 abaixo. Em seguida pesamos as massas: para carro 1, 45g(m1), carro 2, 100g(m2), determinamos os espaçamentos entre os sensores que foram (11,7cm, 31,1cm, 15,3cm, 19,8cm). A distância total do carro 1 para o carro 2 foi de 50cm. Ligamos o cronômetro coletor de tempos e o compressor de ar. 
FIGURA 1
Resultados
Os valores obtidos estão descritos na Tabela 1 abaixo. O ∆S corresponde aos centímetros de cada intervalo entre os sensores medidos no experimente e o ∆T ao tempo que o carro leva para percorrer cada intervalo ∆S. Para calcular a média, usamos a fórmula (Vm=∆S/∆T).
	
	∆S1
	∆S2
	∆S3
	∆S4
	∆ST
	∆S(m)
	0,117
	0,311
	0,153
	0,198
	0,779
	∆T(s)
	0,841
	1,314
	0,057
	1,816
	4,028
Com os dados apresentados aplicamos a formula de conservação do Momento linear para encontramos a velocidade final () onde a velocidade = 0 m/s e = 0,26 m/s , aplicando os dados encontramos = 0,0815 m/s. Mas se utilizarmos os dados coletados do sensor 4 obteremos o que não condis com lei de conservação de massa, assim algum fator do experimento como inclinação da mesa de testes ou mudança do coeficiente de atrito na junção dos dois carrinhos pode ter propiciado uma aceleração externa ao nosso sistema conclui-se que havia forças externas atuando sobre o sistema, não se esquecendo de considerar os erros agregados no experimento.
CONDUTIVIDADE EM MATERIAIS 
Materiais
Os materiais empregados no experimento foram: 
2 hastes ocas e sólidas, sendo uma de cobre e outra de alumínio;
Termômetro digital;
Cronômetro;
Paquímetro;
Trena e;
Ferro de solda.
Experimento
O procedimento consistiu, em primeiro momento, na alocação da haste de cobre na posição horizontal em suportes de madeiras. O suporte de madeira foi utilizado tendo em vista a má condução térmica deste material concentrando assim a transferência de calor apenas na haste. Na parte superior do suporte de madeira haviam três orifícios para medição de temperatura.
Em seguida acoplamos um termômetro digital em um dos orifícios do suporte de material fazendo com que este tocasse na haste de cobre. Na outra extremidade acoplamos o ferro de solda, sem energia.
Com o uso do paquímetro, medimos as espessuras dos raios interno e externo da haste de cobre. Em seguida, com o uso da trena, medimos o comprimento da extremidade onde estava acoplado o ferro de solda até o orifício de alocação do termômetro. Ao colocarmos o termômetro no orifício do suporte de madeira, observamos a temperatura registrada no contato com a haste de cobre e a anotamos, bem como as medidas dos raios e o comprimento medido. Por fim, ligamos o ferro de solda a energia e, através de um cronômetro, marcamos o tempo em que o termômetro variava a temperatura registrada anteriormente em 1ºC e anotamos o resultado.
De forma semelhante realizamos, em um segundo momento, o mesmo processo, porém desta vez utilizando uma haste oca de alumínio e anotamos todas as observações realizadas na primeira parte do experimento. (LIMA, 2018).
Resultados e discussões
Os resultados obtidos através de ambos os processos podem ser observados conforme a tabela abaixo:
	TIPO DE MATERIAL
	RAIO INTERNO (m)
	RAIO EXTERNO (m)
	COMPRIMENTO DA HASTE (m)
	TEMPERATURA INICIAL (ºC)
	TEMPO DECORRIDO APÓS A TEMPERATURA VARIAR EM 1ºC
	COBRE
	0,00395
	0,004725
	0,08695
	28,3
	1 minuto e 18 segundos
	ALUMÍNIO
	0,00485
	0,0063
	0,171
	23,9
	1 minuto e 31 segundos
Na tabela é possível observar que o termômetro levou 1 minuto e 18 segundos para variar a temperatura inicial de 28,3ºC da haste de cobre em 1ºC enquanto que na haste de alumínio a variação em 1ºC da temperatura inicial, que era de 23,9ºC, ocorreu somente após 1 minuto e 31 segundos. Também observamos que o comprimento entre a extremidade com a fonte de calor e a outra com o termômetro digital é menor na haste de cobre do que na de alumínio, o que influencia diretamente na quantidade de energia transferida. Ao final das comparações notamos que o material cobre, em relação ao material alumínio, possui maior condutividade térmica.
Conforme a lei de Fourier, concluímos que a taxa de transferência de calor depende da seção de área transversal, do comprimento do percurso, da diferença entre as temperaturas estabelecidas e da condutividade térmica do material.
Q = 2πkL (T1 – T2) / ln (ri/re)
Aplicando a lei de Fourier para ambos os materiais obtemos os seguintes resultados:
QCu = [2π * (385,0)W/m.K * (0,08695)m (301,3K – 302,3)]/ln (0,00395/0,004725)
QCu = 1168,5W
QAl = [2π * (205,0)W/m.K * (0,171)m (296,9 – 297,9)] / ln (0,00485/0,0063)
QAl = 847,15W
Com isso notamos que o material cobre transferiu uma quantidade maior de energia, cerca de 321,35W a mais que o material alumínio.
As constantes k do cobre e do alumínio são, respectivamente, 385,0 W/m.K e 205,0 W/m.K, o que comprova que quanto maior for o valor da constante de condutividade térmica, maior capacidade de conduzir energia esse material terá.
Com relação a espessura dos materiais, calculando a diferença entre os raios externo e interno, obtemos os seguintes resultados:
Espessura do Cobre = 0,000775m ou 775*10-6m
Espessura do Alumínio = 0,00145 ou 1450*10-6m
Este parâmetro possui relação diretamente proporcional com a taxa de transferência de calor, ou seja, a medida que a área de seção transversal aumenta, a quantidade de calor também irá aumentar e vice-versa.
CONCLUSÃO
Ao analisar essas duas práticas podemos notamos que a aplicação das leis físicas é eficiente quando cumprido os requisitos necessários para qualquer procedimento. E no caso da conservação do momento linear sobre as colisões, foi observado que forças externas influenciaram nos resultados dos testes e dos cálculos, nos dando resultados imprecisos. No experimento de condutividade térmica notamos que dentre os materiais utilizados, o cobre apresentou maior condutividade em relaçãoa distância utilizada, em comparação com o alumínio.
REFERÊNCIAS
LIMA, Danielle Kelly Saraiva. Manual de Práticas: Física II – Conservação de Momento Linear: Colisões – Condutividade em Materiais. Fortaleza, 2018.