Relatório de física: Transformação de energia mecânica

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Transformação de energia mecânica
Introdução
De um modo geral, a energia pode ser definida como capacidade de realizar trabalho ou como o resultado da realização de um trabalho.
Na prática, a energia pode ser melhor entendida do que definida.
A energia que um corpo adquire quando está em movimento chama-se energia cinética. A energia cinética depende de dois fatores: da massa e da velocidade do corpo em movimento.
Qualquer corpo que possuir velocidade terá energia cinética. A equação matemática que a expressa é:
Existe uma forma de energia que está associada a posição, ou melhor, uma energia que fica armazenada, pronta para se manifestar quando exigida, esta forma de energia recebe o nome de Potencial.
A energia potencial é a que atua na mola e no elástico: Ao esticarmos ou comprimirmos uma mola ou um elástico, sabemos que quando soltarmos esta mola ela tenderá a retornar a sua posição natural (original). Essa tendência de retornar a posição natural é devido a algo que fica armazenado na mola a medida que ela é esticada ou comprimida. Este algo é a energia potencial elástica. Fórmula:
Chamamos de Energia Mecânica a todas as formas de energia relacionadas com o movimento de corpos ou com a capacidade de colocá-los em movimento ou deformá-los. A energia mecânica (Emec) de um sistema é a soma da energia cinética e da energia potencial. Na ausência de forças disssipativas, a energia mecânica total do sistema se conserva, ocorrendo transformação de energia potencial em cinética e vice-versa. 
Nesse trabalho irei apresentar uma transformação de energia mecânica para potencial elástica que será transfigurada para cinética.
Objetivo
Este trabalho tem como objetivo mostrar as transformações de energia usando um único instrumento: o arco e flecha.
Descrição da experiência
Os materiais utilizados nessa experiência foram:
(Merida)
	MATERIAL
	QUANTIDADE
	Arco
	1
	Flecha
	Variado
	Alvo
	Variado
(Katniss)
	MATERIAL
	QUANTIDADE
	Arco
	1
	Flecha
Alvo 
	1
Variado
(Sofie Dossi)
	MATERIAL
	QUANTIDADE
	Arco
	1
	Flecha
	1
	Alvo
Cronômetro
Fita métrica
	1
1
1
apresentação do experimento (Merida)
Merida é a personagem principal do filme da Disney “Valente”, ela é uma princesa, mas também uma ótima arqueira. Em uma determinada cena do filme, onde vários pretendentes competem por ela, Merida em um ato de rebeldia se revolta e decide disputar por sua “própria mão”; a competição consistia em acertar o meio do alvo utilizando arco e flecha, e a princesa segura de suas habilidades decide atirar.
Descrição dos acontecimentos (procedimentos)
Merida puxa a corda do arco, transpassando energia mecânica para ela. 
Merida puxa até deformar de uma forma que a flecha possa ganhar bastante velocidade.
A corda do arco está funcionando como uma mola, realizando um trabalho de sistema arco-corda dando-lhe energia potencial elástica.
A Merida faz força sobre o arco e desloca a corda, juntamente com a flecha, isto é realiza um trabalho. Esse trabalho é exatamente igual à energia potencial elástica armazenada no sistema arco-corda-flecha
Ao soltar a corda, a energia potencial armazenada é transferida para a flecha, que adquire energia cinética. 
Análise de dados e discussão (TODOS OS VALORES USADOS SÃO FICTICÍOS)
Supondo que quando Merida soltou a corda o deslocamento feito por ela foi de x = 0,6 m e a força mecânica aplicada foi de 300 N. Qual foi energia potencial elástica nesse instante?
Através da lei de Hooke, calcula-se a constante elástica do arco. A energia potencial elástica pode, então, ser obtida a partir da constante elástica e do deslocamento.
F = 300 N
x = 0,6 m
 
Qual foi a velocidade da flecha quando Merida abandonou a corda? A massa da flecha é de 50 g. Desprezando a resistência do ar e a massa da corda.
 = 60 m/s
 Qual seria a altura máxima que o centro de massa da flecha atingiria caso Merida lançasse verticalmente para cima? Considerando o sistema arco-flecha como um sistema conservativo e isolado, g = 10 m/s e desprezando a massa da corda.
Epg = Ec 
50.10.h = 50.60²/2 
500h = 90.000
h = 180 m.
Dessa forma Merida acertou de forma certeira e precisa, fazendo com que a flecha atingisse o alvo no centro. 
apresentação do experimento (Katniss)
Katniss Everdeen é a personagem principal e a narradora da trilogia Jogos Vorazes. Depois que sua irmã mais nova, Prim, foi selecionada para participar dos 74º Jogos Vorazes, Katniss se voluntariou para pegar seu lugar como a tributo feminina do Distrito 12. Durante os Jogos, sua principal arma era o arco e flecha. Em uma determinada cena do filme, estava acontecendo o treinamento para os Jogos, e Katniss, utilizando o arco e flecha, entra em uma sala de simulação com hologramas. O objetivo dela era destruir 3 desses.
Descrição dos acontecimentos (procedimentos)
Quando a Katniss puxa a corda de seu arco com energia mecânica, que funciona como uma mola, ela está realizando trabalho sobre o sistema arco-corda, dando-lhe uma energia potencial elástica. 
A Katniss faz força sobre o arco e desloca a corda, juntamente com a flecha, isto é realiza um trabalho.
Esse trabalho é exatamente igual à energia potencial elástica armazenada no sistema arco-corda-flecha.
Ao soltar a corda, a energia potencial armazenada é transferida para a flecha, que adquire energia cinética. 
Análise de dados e discussão (TODOS OS VALORES USADOS SÃO FICTICÍOS)
Katniss precisava derrotar 3 hologramas. Supondo que o deslocamento feito por ela na corda foram os seguintes: x = 0,6 m, x = 0,5 m e x = 0,4 m e a força mecânica aplicada foi de 450 N em todos os casos. Qual foi energia potencial elástica nesses instantes?
Através da lei de Hooke, calcula-se a constante elástica do arco. A energia potencial elástica pode, então, ser obtida a partir da constante elástica e do deslocamento.
F = 450 N
x = 0,6 m
 
/////
F = 450 N
x = 0,5 m
 
/////
F = 450 N
x = 0,4 m
 
	X
	0,6 cm
	0,5 cm 
	0,4 cm
	N/m
U
	750
135 J 
	900
162 J
	1.125
202,5 J
Qual foi a velocidade da flecha quando Katniss abandonou a corda? A massa da flecha é de 50 g. Desprezando a resistência do ar e a massa da corda.
 = 23,2 m/s
 = 25,4 m/s
 = 28,4 m/s
	U
	135 J
	162 J
	202,5 J
	V
	23,2 m/s
	25,4 m/s
	28,4 m/s
Dessa forma Katniss acertou de forma certeira e precisa, fazendo com que os hologramas fossem derrotados. 
apresentação do experimento (Sofie dossi)
Sofie Dossi participou da edição de 2016 do programa America´s Got Talent quando tinha apenas 14 anos. Uma contorcionista auto-ditada que impressionou os jurados e o público ao disparar uma flecha com os pés. 
Descrição dos acontecimentos (procedimentos)
Sofie queria saber a energia necessária para que com os pés ela atingisse o alvo, e assim, tudo iria correr de forma positiva e como esperado no palco do programa. Então em sua casa ela experimentou fazer o seguinte:
Pontuou a massa da flecha, que era de 0,5 kg. 
Mediu 3 vezes com uma fita métrica a distância entre o seu suporte e o alvo, simulando a longitude que iria ter no palco entre os dois objetos, resultando em 10, 20 e 30 metros.
Mediu o tempo que a flecha leva para acertar o alvo, obtendo 1 segundo.
Definindo então a velocidade da flecha como 10 m/s
Análise de dados e discussão (TODOS OS VALORES USADOS SÃO FICTICÍOS)
Sofie disparou flechas 3 vezes no programa, e a cada vez ela aumentava mais a distância. Qual foi a energia cinética quando Sofie abandonou a corda? Desprezando a resistência do ar e a massa da corda.
10 m
 = 25 m/s
20 m
 = 100 m/s
30 m
 = 225 m/s
	Distâncias
	10 m
	20 m 
	30 m
	V
	25 m 
	100 m/s
	225 m/s
Dessa forma Sofie acertou de forma certeira e precisa.
pOSSÍVEIS ERROS
Possível erro sistemático ocasionado por defeito de fabricação da fita métrica. 
Sabemos que não se tratam de instrumentos científicos aferidos em laboratório. Sendo assim,suas leituras não são confiáveis. 
Solução: Haveria a necessidade de aferir a fita métrica. Para isso seria utilizada uma trena. Em outros experimentos onde foram utilizados instrumentos simples desta maneira, a diferença foi insignificante, correspondendo a apenas 0,2% de erro percentual relativo. Esse percentual não compromete a qualidade dos resultados experimentais obtidos. 
CONCLUSÃO
Concluo que as energias citadas no trabalho estão presentes em nossas vidas diariamente, de forma imperceptível mas que causa muito impacto nela. Percebi o quanto essas energias se encontram no mundo fictício e que podemos notar elas mesmo em um filme. Adquiri o conhecimento de que em um curto período de tempo as energias podem se transformar e que elas tem diferentes finalidades. 
Bibliografia
https://www.passeidireto.com/arquivo/20380367/unicamp---fisica---exercicios-resolvidos – Excercício no qual obtive base.
http://www.tabonfils.com/como-calcular-energia-cinetica-em-tiro-com-arco/
https://www.coladaweb.com/fisica/mecanica/energia-cinetica-potencial-e-mecanica
http://www.ciencias.seed.pr.gov.br/modules/galeria/detalhe.php?foto=1669&evento=4
https://br.answers.yahoo.com/question/index?qid=20120712133131AAqlnzW
https://www.youtube.com/watch?v=ADiWiEzrN5o
https://www.bing.com/videos/search?q=Em+chamas+cenas+de+treinamento+katniss&&view=detail&mid=5C5AE4AFACD5786A92125C5AE4AFACD5786A9212&&FORM=VRDGAR
https://www.youtube.com/watch?v=q9SMJr_bEkI