relatorio(fisica) - relação de energia cinetica e trabalho

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BRANDON OLIVEIRA SIMÕES 
LAIS SILVA SANTOS 
GIOVANNA OLIVEIRA DA SILVA 
MARCELO DE CARVALHO GOMES 
PALOMA DOS SANTOS REZENDE ANDRADE 
 
 
 
RELAÇÃO DE ENERGIA CINÉTICA E TRABALHO 
 
 
 
 
 
 
 
Cubatão 
2019 
 
 
 
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BRANDON OLIVEIRA SIMÕES 
LAIS SILVA SANTOS 
GIOVANNA OLIVEIRA DA SILVA 
MARCELO DE CARVALHO GOMES 
PALOMA DOS SANTOS REZENDE ANDRADE 
 
 
 
 
FORÇAS 
 
 
Relatório apresentado ao Curso Técnico de Informática 
Integrado ao Ensino Médio do Instituto Federal de 
Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo – campus 
Cubatão, sob a orientação do professor Marciel Silva 
Santos, como um dos pré-requisitos para a composição de 
nota da disciplina de Física. 
 
 
Cubatão 
2019 
 
 
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Índice 
1.INTRODUÇÃO....................................................................................................................04 
2.OBJETIVOS.........................................................................................................................05 
3.1. METODOLOGIA.................................................................................................06 
3.1. MATÉRIAIS.............................................................................................06 
3.2. MÉTODOS...............................................................................................06 
3.3. RESULTADOS.........................................................................................07 
3.2. CÁLCULOS..................................................................................07 
3.2. TABELA.......................................................................................12 
4. CONCLUSÃO.........................................................................................................13 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................14 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
A Mecânica é o ramo da Física responsável pelo estudo do movimento dos corpos. 
Quando as relações entre os movimentos dos corpos e as causas que os produzem ou os 
modificam são consideradas, então trata-se de um estudo pertencente a uma parte da Mecânica. 
Essa parte é chamada de Dinâmica e utiliza com frequência o conceito de força, uma grandeza 
física vetorial que surge devido a ações mútuas entre corpos que estão interagindo. Em relação 
ao estudo dos movimentos e de suas causas, pode-se dizer que força é a ação capaz de modificar 
a velocidade de um corpo. 
 Em relação aos estudos da Física, o trabalho pode ser descrito como uma medida 
referente à quantidade de energia que fornecemos ou retiramos de um corpo quando ele efetua 
um deslocamento, devido a aplicação de uma força. 
 Por definição, a energia está presente em todo trabalho efetuado, pois é a propriedade 
que permite sua realização. Ela não tem peso e só pode ser medida quando está sendo 
transformada, liberada ou absorvida. Em razão disso, a energia não possui unidades físicas 
próprias, sendo expressa em termos das unidades do trabalho que realiza. 
 A energia cinética é o tipo de energia que um corpo possui quando está em movimento. 
Sua intensidade é proporcional ao quadrado da velocidade e à massa do móvel em questão. 
Como a energia é o que permite a efetuação de um trabalho, pode-se dizer que a energia cinética 
é a capacidade que os corpos têm de realizar trabalho por causa do movimento. 
 Este relatório utiliza tais conceitos na análise de um experimento realizado no laboratório 
de Física. 
 
 
 
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2. OBJETIVOS 
 O objetivo desse experimento foi observar qual a relação entre o trabalho da força 
resultante com a variação da energia cinética, através de um determinado carrinho que sofreu 
um deslocamento provocado pela força de um conjunto de massas ligado a ele. 
 
 
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3. METODOLOGIA 
3.1 MATERIAIS 
 • Trilho de ar; 
 • Carrinho de 205,82g; 
 • Corpo metálico de 51,42g; 
 • Eletroímã; 
 • Porta-peso de 2,89g; 
 • Cronômetro digital; 
 • Barbante; 
 • Chave liga-desliga de eletroímã; 
 • Mangueira flexível; 
 • Compressor de ar; 
 • Roldana; 
 • Balança Digital. 
3.2 MÉTODO 
 Inicialmente, as extremidades de um barbante foram utilizadas para ligar um corpo 
metálico a um carrinho. Desse modo, amarrou-se uma delas a um dos pinos do carrinho, 
enquanto a outra foi vinculada a um porta-peso que suspendia o objeto de metal. Nesse 
momento, o carrinho estava posto sobre um trilho de ar e fixado ao eletroímã, de modo que o 
barbante vinculado a ele se estendia pelo equipamento até fazer uma curvatura com a roldana. 
 Assim que o cronômetro foi zerado e configurado em F2 (função 2), houve a desativação 
do eletroímã através da chave liga-desliga. Isto permitiu a movimentação do carrinho pelo trilho 
de ar, que adquiriu uma determinada aceleração por conta da ação da força resultante exercida 
pelas massas penduradas na extremidade do barbante. 
 Após o carrinho ter passado pelos cinco sensores fotoelétricos posicionados sobre o 
trilho de ar (distantes um do outro por 0,100m), foram registrados quatro intervalos de tempo 
indicados pelo cronômetro. Posteriormente, com o auxílio de uma balança digital, foram 
 
 
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medidas as massas do carrinho, dos pinos que estavam vinculados a ele, do corpo metálico e do 
porta-peso. 
 Por meio da obtenção desses dados, foi possível calcular fenômenos referentes ao 
carrinho, como: a sua velocidade final para cada deslocamento, a aceleração, o trabalho 
realizado pela força resultante e o valor da energia cinética para cada deslocamento. Por fim, 
os resultados obtidos do trabalho realizado e da variação da energia cinética foram comparados 
entre si. 
3.3. RESULTADOS 
3.3.1. CÁLCULOS 
Equacões utilizadas: 
• v = v0 + a * t 
• d = a * t² / 2 => 2d = a * t² => a = 2d / t² 
• Ec = m * v² / 2 
• W = F * d 
• 
Sendo: 
FR = Intensidade da força resultante 
Δx = Deslocamento 
T = Trabalho realizado 
m = Massa do sistema 
t = Tempo 
a = Intensidade da aceleração* 
V0 = Intensidade da velocidade inicial* 
V = Intensidade da velocidade final* 
Ec0 = Energia cinética inicial 
Ec = Energia cinética final 
ΔE = Variação da energia cinética 
 
 
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Massas: 
Carrinho solo = 205,82g 
Pino do carrinho com o gancho acoplado = 4,41g 
Pino sem gancho = 5,42g 
Carrinho com pinos = 215,65g 
Peso/massa utilizada = 51,42g 
Gancho = 2,89g 
 
Resoluções: 
2,89g + 51,42g => 54,31g => 0,05431kg 
Fr = 0,054 * 9,81 
Fr = 0,530 N 
 
A massa utilizada nos cálculos posteriores é a do carrinho com os dois pinos utilizados 
no momento do deslocamento somada com as massas do gancho e peso, sendo: 
215,65g + 54,31g = 269,96g => 0,26996kg 
Cálculos referentes ao primeiro deslocamento (0,100m): 
W = 0,530 * 0,100 
W = 0,053 J 
 
a = 2d / t² 
a = 2 * 0,100 / 0,337² 
a = 0,2 / 0,114 
 
 
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a = 1,75 m/s² 
 
v = v0 + a * t 
v = 0 + 1,75 * 0,337 
v = 0,590 m/s² 
 
Ec = m * v² / 2 
Ec = 0,270 * 0,590² / 2 
Ec = 0,270 * 0,348 / 2 
Ec = 0,094 / 2 
Ec = 0,047 J 
 
Cálculos referentes ao segundo deslocamento (0,200m): 
W = 0,530 * 0,2 
W = 0,106 J 
 
a = 2d / t² 
a = 2 * 0,200 / 0,474² 
a = 0,4 / 0,225 
a = 1,78 m/s² 
 
v = v0 + a * t 
v = 0 + 1,78 * 0,474 
v = 0,844 m/s²10 
 
 
Ec = m * v² / 2 
Ec = 0,270 * 0,844² / 2 
Ec = 0,270 * 0,712 / 2 
Ec = 0,192 / 2 
Ec = 0,096 J 
 
Cálculos referentes ao terceiro deslocamento (0,300m): 
W = 0,530 * 0,3 
W = 0,177 J 
 
a = 2d / t² 
a = 2 * 0,300 / 0,575² 
a = 0,6 / 0,331 
a = 1,81 m/s² 
 
v = v0 + a * t 
v = 0 + 1,81 * 0,575 
v = 1,041 m/s² 
 
Ec = m * v² / 2 
Ec = m * v² / 2 
Ec = 0,270 * 1,041² / 2 
Ec = 0,270 * 1,084 / 2 
 
 
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Ec = 0,293 / 2 
Ec = 0,147 J 
 
Cálculos referentes ao quarto deslocamento (0,400m): 
W = 0,530 * 0,400 
W = 0,212 J 
 
a = 2d / t² 
a = 2 * 0,400 / 0,666² 
a = 0,8 / 0,444 
a = 1,80 m/s² 
 
v = v0 + a * t 
v = 0 + 1,80 * 0,666 
v = 1,199 m/s² 
 
Ec = m * v² / 2 
Ec = m * v² / 2 
Ec = 0,270 * 1,199² / 2 
Ec = 0,270 * 1,438 / 2 
Ec = 0,388 / 2 
Ec = 0,194 J 
 
 
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3.3.2. TABELA 
FR(N) Δx(m) T(J) m 
(Kg) 
t(s) a(m/s2) V0(m/s) V(m/s) Ec0(J) Ec(J) ΔE(J) 
 0,100 0,053 0.270 0,337 1,8 0,607 0,047 
0,530 0,200 0,106 0.270 0,474 1,8 0 0,853 0 0,096 
 0,300 0,177 0.270 0,575 1,8 1,035 0,147 
 0,400 0,212 0.270 0,666 1,8 1,199 0.194 
 
 
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4. CONCLUSÃO 
A partir desse experimento, foi possível concluir que os valores correspondentes ao trabalho 
realizado pela força resultante se aproximaram dos valores da variação da energia cinética. De 
acordo com o Teorema da Energia Cinética, o trabalho da resultante de todas as forças que 
agem sobre um corpo é igual à variação da energia cinética sofrida pelo corpo. Logo, esses dois 
valores deveriam ser iguais para condizer com tal propriedade, porém, devido a imprecisão dos 
equipamentos utilizados e a consequente necessidade de utilizar arredondamentos, houve uma 
diferença de aproximadamente x% entre eles. 
Também pôde ser constatado que a força resultante equivalia à força peso, já que as massas 
atreladas ao barbante estavam a uma certa altura do chão e, quando o eletroímã foi desligado, 
sofreram com a ação da aceleração da gravidade. 
 
 
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6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
BOCAFOLI, Francisco. Trabalho de uma força. Disponível em: 
<http://fisicaevestibular.com.br/novo/mecanica/dinamica/trabalho-de-uma-forca/>. Acesso 
em: 05 mai. 2019. 
BOCAFOLI, Francisco. Tipos de energia. Disponível em: 
<http://fisicaevestibular.com.br/novo/mecanica/dinamica/tipos-de-energia/>. Acesso em: 05 
mai. 2019. 
MATÉRIA e Energia. Disponível em: 
<https://fisica.net/mecanicaclassica/materia_e_energia.php>. Acesso em: 05 mai. 2019. 
GASPAR, Alberto. Física: volume único. 1 ed. São Paulo: Ática, 2002.