Relatorio Aline Ros da Silva aula 4ok

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Relatório 
Medindo Experimentalmente a Energia Mecânica de um Sistema 
 
Introdução: 
O objetivo desse experimento é identificar, de forma qualitativa, a cinemática do carrinho do trilho de ar que se 
desloca em um trilho de ar, observando o movimento para 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. 
A energia mecânica é a energia produzida pelo trabalho de um corpo que pode ser transferida entre os 
corpos. 
O objetivo desse experimento é nos permitir realizar uma descrição parcial do seu movimento. 
 
Objetivos: 
 Testar a conservação de energia. 
 Identificar, de forma qualitativa, a cinemática do carrinho do trilho de ar; 
 Reconhecer as características relevantes do equipamento que será utilizado no 
experimento; 
 Utilizar corretamente o trilho de ar; 
 Reconhecer o conceito de medida e incerteza associada; 
 Construir e analisar gráficos de dados obtidos; 
 Obter experimentalmente as velocidades do carrinho do trilho de ar, a partir das medidas da posição 
do carrinho em função do tempo; 
 Obter experimentalmente a energia mecânica do sistema formado pelo carrinho do trilho de ar e pelo 
suporte com discos; 
 Relacionar a energia cinética de rotação da polia com a energia cinética do suporte com discos. 
 
Material do experimento: 
 
Foi utilizado: 
1. Base fixa do trilho de ar; 
2. Parafusos do trilho; 
3. Base móvel do trilho de ar; 
4. Parafuso; 
5. Transferidor. 
 
 
Experimento 1 – Disciplina Física 1B 
Curso: Engenharia de Produção 
Nome: Aline Rosa da Silva Matrícula: 16213160204 Polo: Angra dos Reis 
Procedimento experimental: 
 
 Verificamos se o trilho de ar estava nivelado. 
 Fizemos as conexões elétricas do centelhador com o trilho. 
 Treinamos uma obtenção de dados para estimarmos a frequência a ser usada no centelhador; 
 Ajustamos o centelhador para um período de 0,1s; 
 Colocamos a fita de papel termossensível; 
 Ligamos o trilho de ar para que não houvesse atrito; 
 Um dos alunos ficou responsável por ligar o centelhador no exato momento em que o outro aluno 
deu um pequeno empurrão no carrinho para que ele ganhasse velocidade; 
 
Relações entre as observações experimentais e as hipóteses do modelo: 
 
 A massa do fio é muito menor do que as massas e do suporte com as massas. A massa do fio é 
desprezível. 
 O atrito entre a polia e o seu eixo e entre a camada de ar do trilho e o carrinho parecem pequenos. O 
atrito entre o carrinho e o trilho de ar e entre a polia e seu eixo são desprezíveis. 
 As velocidades do carrinho e do suporte com massas, durante os seus movimentos, não são muito 
altas. As forças de resistência do ar sobre o carrinho e sobre o suporte com massas são 
desprezíveis. 
 O fio não parece deslizar sobre a polia. O fio não desliza sobre a polia. 
 O carrinho e o suporte com discos não giram nem deformam quando se deslocam. O carrinho do 
trilho de ar e o suporte com discos serão tratados como partículas. 
 
Tratamento de dados: 
 
No modelo proposto, antes da colisão do suporte de massa com o banquinho, o carrinho se desloca em 
movimento uniformemente acelerado, e que após a colisão o movimento é retilíneo e uniforme. Logo, 
teremos que utilizar expressões diferentes para calcular as velocidades do carrinho. 
 
Em um movimento retilíneo e uniforme, a velocidade instantânea em um instante tn pode ser obtida quando se 
conhecem as posições nos tempos tn e tn+1 = tn + _t. Nesse caso, a velocidade no tempo tn é igual: 
 
Em um movimento retilíneo uniformemente acelerado, a velocidade instantânea em um instante tn pode ser 
obtida quando se conhecem as posições nos tempos tn�1 = tn � _t e tn+1 = tn + _t. Nesse caso, a velocidade 
no tempo tn é igual: 
 
 
 
Calculamos a incerteza da velocidade através da fórmula abaixo como a incerteza do tempo é desprezível 
não precisamos representá-la. 
 
Resultados: 
Foi registrado na fita termossenssível a posição do carrinho nos instantes que o correram os centelhamentos. 
 
 
 
Tabela 1. 
 
A partir dos dados da tabela 1, podemos calcular as energias do sistema com suas respectivas incertezas. Como 
podemos observar na tabela 2. 
Utilizamos as seguintes fórmulas: 
 
 Energia Mecânica Em = Ec + Ep 
 Incerteza da Energia Mecânica δ Em = √((δEc)
2 + (δEp)2) 
 
 
 
 
t [s] v[mm/s] ±δv[mm/s] v(tn)[m/s] Ec[J] Ep[J] ±δEc[J] Em[J] 
0 0 0 0 0 0 0 0 
0,1 35 0,5 0,35 0,116375 0 0,00338094 0,116375 
0,2 45 0,5 0,1 0,192375 0 0,00439327 0,192375 
0,3 65 0,5 0,2 0,401375 0 0,00652635 0,401375 
0,4 80 0,5 0,15 0,608 0 0,00824621 0,608 
0,5 95 0,5 0,15 0,857375 0 0,01009026 0,857375 
0,6 110,83 0,5 0,1583 1,166912 0 0,0121892 1,166912 
0,7 125,714 0,5 0,14884 1,501381 0 0,01432037 1,501381 
0,8 140 0,5 0,14286 1,862 0 0,01652059 1,862 
0,9 155 0,5 0,15 2,282375 0 0,01900331 2,282375 
1 169,5 0,5 0,145 2,729374 0 0,02157886 2,729374 
1,1 183,636 0,5 0,14136 3,203607 0 0,02426188 3,203607 
1,2 198,33 0,5 0,14694 3,736805 0 0,02723606 3,736805 
1,3 212,307 0,5 0,13977 4,282055 0 0,0302443 4,282055 
1,4 226,785 0,5 0,14478 4,885986 0 0,03354798 4,885986 
1,5 241 0,5 0,14215 5,517695 0 0,03698015 5,517695 
1,6 254,375 0,5 0,13375 6,147131 0 0,04038211 6,147131 
1,7 266,76 0,5 0,12385 6,760285 0 0,0436829 6,760285 
1,8 275,83 0,5 0,0907 7,227808 0 0,04619271 7,227808 
1,9 285,789 0,5 0,09959 7,759158 0 0,04903913 7,759158 
2 294,25 0,5 0,08461 8,225391 0 0,05153221 8,225391 
2,1 300,95 0,5 0,067 8,604236 0 0,05355534 8,604236 
2,2 307,5 0,5 0,0655 8,982844 0 0,0555751 8,982844 
2,3 313,04 0,5 0,0554 9,309434 0 0,05731583 9,309434 
 
 
-2
0
2
4
6
8
10
0 0,5 1 1,5 2 2,5
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is
te
m
a
 
Tempo 
Série1
Série2
Série3
Linear
(Série1)
Variação da energia mecânica do sistema devido à colisão entre o suporte com discos e o banquinho 
 
Na primeira parte do movimento do carrinho, de acordo com o nosso modelo, os movimentos do carrinho do 
trilho de ar e do suporte com discos são retilíneos uniformemente acelerados, com acelerações com módulos 
iguais. Além disso, os módulos das tensões que atuam neles são constantes. 
 
Na segunda parte do movimento, quando o suporte com discos já colidiu com o banquinho e antes do 
carrinho colidir com o amortecedor do trilho de ar, o carrinho do trilho de ar fica submetido apenas ao peso e 
a normal. Nesse caso, o carrinho passa a se deslocar em movimento retilíneo uniforme. 
 
A variação da energia mecânica do sistema formado pelo carrinho e pelo suporte com discos é igual ao 
trabalho das forças externas e internas que atuam sobre ele. Como o carinho, as massas e o suporte são 
corpos rígidos e não existe movimento relativo entre as massas enquanto o suporte cai, o trabalho das forças 
internas são nulos. Por isso, precisamos calcular apenas os trabalhos das forças externas. Para isso, será 
necessário fazer o diagrama das forças externas que atuam no sistema. 
 
Conclusão: 
 
De acordo com nosso experimento podemos observar que antes do disco colidir com o banquinho a energia 
mecânica do sistema se conserva (Levando-se em consideração as suas incertezas) e o carrinho está em 
movimento uniformemente varia acelerado. Quando o disco colide com o banquinho temos um movimento 
retilíneo uniforme. 
Este experimente teve que ser feito algumas vezes, tivemos dificuldades; para acionar o centelhador no 
exato momento necessário, no contato do bloco com o banco e coma grande incerteza do experimento, o 
carrinho não ficava parado. 
Observamos que no gráfico que considerando as incertezas a representação da Energia mecânica foi uma reta, 
portanto houve conservação de Energia, Pois energia final = a energia inicial. 
 
Referências 
ALMEIDA, Maria Antonieta. Física 1B: Volume Único. Rio de Janeiro: CECIERJ, 2015.