Relatório Aula 4 - Física 1b

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Universidade Federal do Rio de Janeiro
Consórcio Cederj/Fundação Cecierj
Polo Nova Iguaçu
Disciplina: Física IB
Tutor presencial: Alexandre Yasuda
Relatório referente a Aula 4: Medindo experimentalmente a energia mecânica de um sistema
Aluna: 
Curso: Química
Matrícula: 
Nova Iguaçu, Rio de Janeiro 
31/08/2019
Introdução
A energia mecânica total (EM) em um sistema é a soma da energia cinética (k) com a soma das energias potenciais (∑) presentes. Assim, 
Como a energia mecânica é uma grandeza que nunca se perde ou cria, pode apenas ser transformada de uma forma para outra, inclusive, até os dias de hoje, nenhum experimento conseguiu verificar nenhuma violação, por menor que seja, da Lei de Conservação da Energia Mecânica, então podemos escrever que em um dado sistema:
Onde, é o somatório do trabalho das forças não-conservativas.
No sistema em questão, a roldana/polia e o fio serão considerados ideais para simplificar os cálculos, o atrito poderá ser desconsiderado visto que o deslocamento do carrinho se dará no trilho de ar comprimido e a resistência do ar também será considerada desprezível. Desta forma, a equação (2) se simplifica para: 
Sendo: 
Então (3) pode ser escrita como: 
Figura 1Esquema do experimento
Observando o sistema utilizado (Figura 1), podem ser feitas algumas considerações:
Até que o bloco atinja o chão, a velocidade, v, do carrinho é a mesma que a do bloco;
Quando o bloco atinge o chão, a sua velocidade, v, e a altura, h, são nulas, e, portanto, a energia potencial Gravitacional, Ugravitacional, e a energia cinética, k, do bloquinho também são nulas e,
O impacto do peso ao atingir o solo deve produzir uma pequena perda de energia mecânica, assim, EM1 > EM2, nada que comprometa os objetivos do experimento. 
Figura 2Diagrama de forças do sistema
Na figura 2, estão representadas as forças que atuam no carrinho e no bloco (o atrito foi desconsiderado) antes do bloquinho atingir o chão. Sobre elas pode-se dizer que: 
 = M e = m
Como o fio e a polia são ideais, = = e
Como o carrinho não se movimenta na vertical, pela Primeira Lei de Newton, - = - M = .
Aplicando a Segunda Lei de Newton ao carrinho e ao bloco:
Substituindo (i) em (ii), tem-se: 
Após o bloco atingir o chão, a força de tração, , presente no carrinho é nula e, então, a aceleração do carrinho é igual a zero e ele está em equilíbrio, oi seja, movendo-se com velocidade v constante de módulo igual à velocidade que tinha quando o bloquinho atingiu o chão. 
Dessa forma, o movimento descrito pelo carrinho pode ser dividido em duas partes:
Movimento Retilíneo Uniformemente acelerado – antes do carrinho atingir o chão e
Movimento Retilíneo Uniforme, depois do bloquinho atingir o chão. 
Figura 3Gráfico do movimento descrito pelo carrinho
Na figura 3, tc, representa o tempo t no qual o bloquinho atinge o chão (h=0). Nesta figura é possível ver as duas fases do movimento do carrinho, descritos como MRUV e MRU anteriormente.
Figura 4Gráfico das energias cinética, potencial gravitacional e mecânica.
Na figura 4, a Energia Mecânica, EM, se conserva, fica evidenciado que EM1 – 3M2 = 0. Isso Quer dizer que a energia no início, em sua maior parte como potencial gravitacional (se o início for o momento em que o carrinho e o peso são largados a partir do reporuso, U = 0), é a mesma que ao final, apenas como cinética. 
Para correlacionar a frequência do centelhador ao período será importante lembrar que: 
Para as incertezas presentes nas medições que serão feitas, deve-se considerar a incerteza na posição x do carrinho (± 1 x 10-3 kg) e de massa m + M do bloquinho e do carrinho juntos ((± 2 x 10-3 kg) e a incerteza no tempo, que será desconsiderada. Para as demais grandezas, as incertezas serão programadas a partir das incertezas nas medidas realizadas, sendo que para a aceleração será utilizado o programa de ajuste linear. 
Objetivo
Medir experimentalmente a energia mecânica de um sistema formado por um carrinho do trilho de ar e por um suporte com discos, que está ligado ao carrinho por um fio, que passa por uma polia.
Procedimento experimental
Resultados e discussão
Conclusão
Referências bibliográficas