Projeto

Carrinho movido à Energia Potencial Gravitacional

Objetivo: Construir um carrinho movido à Energia Potencial Gravitacional que utiliza a transformação de energia potencial gravitacional em energia cinética. 

Análise do Pêndulo Simples

Dados.
Altura: 30 cm
Massa: 25 g
Ângulo θ: 10° graus

Imagem 1

Imagem 2

Esquema de montagem. 

M.R.U.

1. Introdução

- O trilho de ar foi projetado para diminuir as forças de atrito, fazendo com que um corpo se desloque sobre uma camada de ar, o que elimina o contato direto entre a superfície do trilho e superfície do corpo. Esse corpo será aqui chamado de carrinho. Nesta prática experimental foram desprezados a perda de energia por atrito entre o trilho e o carrinho. Foi analisando o movimento de um corpo (chamado carrinho) sob a superfície do atrito de ar, observando assim o tempo e a distância. Por meio dos valores dos tempos obtidos, e com auxílio de fórmulas matemáticas, espera-se determinar o valor da aceleração e da velocidade de cada massa utilizada no sistema (delimitada para o experimento). E após isto, através dos valores dos pesos utilizados e da aceleração encontrada, com a ajuda de outras fórmulas matemáticas, espera-se determinar a força feita pelo sistema.

2. Objetivos

2.1 Objetivo Geral

 - Determinar a função horária da posição para um móvel em movimento retilíneo uniforme a partir da análise de gráficos construídos com dados experimentais.

2.2 Objetivo Específico

- O objetivo desta experiência é estudar o movimento de um corpo sob ação de uma força conhecida, na ausência de atrito, e verificar a aceleração produzida por este corpo. Além de visualizar com maior precisão a velocidade que pode ser medidas em casas decimais, porem a sua precisão vai depender da calibração adequada com um sensor informa o deslocamento e a velocidade precisa.

3. Experimental

3.1 Materiais utilizados

- Trilho de ar, compressor de ar, cronômetro digital, sensores infravermelhos, planador, câmera digital, régua.

           

            3.2 Procedimento

- Foram realizados os seguintes métodos:

1-      Posicionar os sensores ao trilho;

2-      Medir as sete distancias;

3-      Ligar e zerar os cronômetros;

4-      Posicionar o carrinho do trilho com o gerador de fluxo de ar antes de posicionar os sensores;

5-     Após o final do processo o cronometro registra o intervalo de tempo que o carrinho percorre entre um sensor e outro. E através desses dados podemos calcular a velocidade do carrinho.

4. Esquema de montagem experimental

 

5. Tratamento de dados

Medida	Posição (cm)	Tempo (s)
0	30	0
1	50	0,185
2	70	0,417
3	90	0,596
4	110	0,827
5	130	1,052
6	150	1,237
7	170	1,474

 - Dados coletados a partir da análise do experimento realizado no laboratório de física com a ajuda e participação dos integrantes da equipe.

- Imagens.

 - As posições variando de 20 em 20 cm (centímetros) é possível calcular a velocidade média na qual o carrinho se desloca pelo trilho de ar, utilizando a relação de espaço e tempo.

Velocidade média = Variação de espaço/ Variação de tempo, sendo assim, Vmédia= 140cm/1,474s, consequentemente a velocidade média será 94,0 cm/s.

Analise	Variação espaço(Δs)	Variação tempo (Δt)
-	S final – S inicial	T final – T inicial
Valores	170 - 30	1,474 - 0
Média	140 cm	1,474 s

- Gráfico

5. Conclusão

- Só será movimento uniforme se a velocidade do móvel for constante. Para que isso acontece é necessário que a sua aceleração seja zero e que percorra distâncias iguais em mesmos intervalos de tempo, o que também proporciona uma velocidade instantânea igual a velocidade média. Notou-se também que mesmo desprezando a resistência do ar, pelo fato do experimento ter sido realizado sobre um trilho de ar, sabemos que em condições normais é impossível desprezar o atrito, sendo assim o trilho de ar um aparelho que minimiza a presença do atrito.

Força Elástica

1. Introdução

- O físico inglês R. Hooke em 1660 através de observações do comportamento mecânico de uma mola, percebeu que quando um corpo está suspenso em uma extremidade de uma mola e quanto maior fosse o seu peso, onde a outra extremidade era presa a um suporte fixo, maior era a deforma sofrida pela mola.

Mas existem uma grande variedade de forças de interação, e que a caracterização de tais forças é, via de regra, um trabalho de caráter puramente experimental. Entre as forças de interação que figuram mais frequentemente nos processos que se desenvolvem ao nosso redor figuram as chamadas força elásticas, isto é, forças que são exercidas por sistema elásticas quando sofrem deformações.

2. Objetivos

2.1 Objetivo Geral

 - Através de atividade realizada em laboratório, este experimento tem por objetivo determinar a constante elástica a partir da análise de gráfico de dados experimentais. Prendendo uma mola no suporte com o porta peso e escolher um ponto de referência.

2.2 Objetivo Específico

- Encontrar uma função que represente um modelo físico. A partir de medidas feitas em laboratório.

3.3 Teoria

Um sistema massa-mola é constituindo por uma massa acoplada a uma mola que se encontra fixa a um suporte. A deformação da mola é proporcional à força aplicada para comprimir e/ou esticar a mola, ela pode ser elástica (persiste mesmo após a retirada das forças que a originaram) ou plásticas (desaparece com a retirada das forças que a originaram), à qual é dada pela Lei de Hooke; onde ∆L é a deformação da mola em relação à posição de equilíbrio (L = 0) e k é a constante elástica.

A Lei de Hooke é dada por F = k.∆L, que segundo o sistema internacional; F está em newtons (N), k está em newton/metro (N/m) e ∆L está em metros (m). No caso de uma massa suspensa em mola a força é realizada pela gravidade agindo sobre a massa. Na situação de equilíbrio, F=P, então tem-se; mg = k.L.

4. Experimental

4.1 Materiais utilizados

- Mola, suporte de 10g, régua milimetrada, pesos de massa de 50g

          

4.2 Procedimento

- Foram realizados os seguintes métodos:

1.      Prender uma mola na estrutura, com o suporte peso.

2.      Escolher um ponto de referência e anotar sua posição na régua vertical.

3.      Colocar no suporte, uma a uma, 5 pesos de 50g, anotando cada uma das novas posições.

5. Tratamento de dados

Medida	Posição X (metros)	∆L	Massa (kg)	Força peso (m.g)	Valor da constante elástica (N.m-1)
1	0,007m± 0,06	0,007m ± 0,01	0,010 kg ± 0,001	0,098 N	14 ± 3,2
2	0,031m±0,04	0,024m ± 0,01	0,059 kg ± 0,001	0,586 N	18,90 ± 1,6
3	0,058m± 0,01	0,027m ± 0,04	0,099 kg ± 0,001	0.975N	16,81 ± 0,4
4	0,088m± 0,01	0,030m ± 0,07	0,149 kg ± 0,001	1,462 N	16,61 ± 0,6
5	0,115m±0,04	0,027m ± 0,04	0,199 kg ± 0,001	1,950 N	19,95 ± 2,7
6	0,142m±0,06	0,027m ± 0,04	0,248 kg ± 0,001	2,438 N	17,16 ± 0,07

Valor médio < K > = 17,23 ± 1,4 (N.m-1)

F = k.∆L, sendo assim K = F/∆L

K1= 0,098 N/0,007m; K1 = 14 (N.m-1)

K2= 0,586 N/0,031m; k2= 18,90 (N.m-1)

K3= 0.975N/0,058m; k3= 16,81 (N.m-1)

K4= 1,462 N/0,088m; k4= 16,61 (N.m-1)

K5= 1,950 N/0,115m; k5= 19,95 (N.m-1)

K6= 2,438 N/ 0,142m; k6= 17,16 (N.m-1)

  

6. Conclusão

- Podemos observar que à medida que se colocando os pesos de 50 g, um de cada vez, verificou-se a existência de uma força que esticava a mola (Força Peso), e com a retirada do peso a posição voltava ao estado inicial, evidenciando outra força existente a força elástica, e que apesar da mudança dos pesos a constante da mola manteve-se com valores aproximados. É possível observar através dos cálculos que há erros nas medições por diversos fatores, a exemplo tem-se a precisão do equipamento utilizado na experiência, erros relacionados a observação e no manuseamento do material, entre outros.