ESTUDO DE DEFORMAÇÕES ELÁSTICAS, CONSTANTE ELÁSTICA, MASSA E AÇÃO GRAVITACIONAL REALIZADO EM ENSAIOS VIRTUAIS

[pic 1]

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PIAUÍ

CAMPUS TERESINA CENTRAL

DIRETORIA DE ENSINO

DEPARTAMENTO DE INDÚSTRIA, SEGURANÇA E PRODUÇÃO CULTURAL

BACHARELADO EM ENGENHARIA MECÂNICA

PROFESSOR LEUDIMAR UCHÔA ALVES

FÍSICA EXPERIMENTAL I

ALAÍ DE SOUZA MACHADO 20141EME0215

PEDRO HENRIQUE RODRIGUES TAVEIRA 20141EME0339

 ESTUDO DE DEFORMAÇÕES ELÁSTICAS, CONSTANTE ELÁSTICA, MASSA E AÇÃO GRAVITACIONAL

REALIZADO EM ENSAIOS VIRTUAIS

TERESINA – JULHO

2016

Sumário

1.        INTRODUÇÃO...............................................................................................................3                               

2.        OBJETIVOS4

3.        MATERIAIS5

4.        PROCEDIMENTOS6

5.        RESULTADOS7-8-9

6.        CONCLUSÃO...............................................................................................................10

7.        ANEXOS..................................................................................................11-12-13-14-15

 

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1. INTRODUÇÃO

Muitos dos movimentos oscilatórios que conhecemos surgem a partir da existência de forças restauradoras que agem sempre contra o movimento, ou a alguma força atuante, para trazer ou manter o sistema em certo estado de equilíbrio. O sistema massa-mola se enquadra nesse conceito, baseadas na Lei de Hooke onde, .[pic 2]

Na equação da Lei de Hooke, cada mola contém um constante de elasticidade para cada tipo de material usado na fabricação da mesma, simbolizada por, . Esse tipo de deformação é obedecido na Lei de Hooke até certo limite onde a mola deformasse permanentemente. Dentro desse limite a mola pode ser comprimida ou expandida. E  é o deslocamento em metros da mola de seu estado inicial até o estado final.[pic 3][pic 4]

No sistema massa-mola analisado no simulados PhET Simulations consiste de três molas, e quatro corpos de provas, um de 50 g, dois com 100g e um com 250g, dos quais as análises foram realizadas e simuladas na Terra e em um Planeta X.

Com a análise em diversos ambientes com gravidades diferentes torna-se possível definir principais forças que agem no sistema como força elástica, força potencial e força gravitacional.

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1. OBJETIVOS

1. Determinar massas desconhecidas;
2. Determinar constantes elásticas desconhecidas;
3. Comprovar a lei de Hooke;
4. Comprovar a conservação e/ou dissipação energética no sistema mecânico conservativo e/ou dissipativo.

O experimento realizado tem por objetivo analisar o comportamento de um sistema massa-mola com comportamento estático e dinâmico de massas suspensas. Definido pela Lei de Hooke, onde podem ser determinadas as constantes elásticas analisando diferentes massas. A aplicação também possibilita a determinação de gravidades em diversos ambientes e a comprovação da conservação e dissipação energética no sistema mecânico. Por fim comparar os resultados obtidos com os respectivos valores teóricos.

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1. MATERIAIS

1. Simulador Virtual – Phet Simulations
2. Roteiro de prática
3. Folha de papel A-4
4. Caneta, lápis e borracha
5. Livros e textos
6. Quadro em acrílico
7. Pincéis e apagador 

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1. PROCEDIMENTOS

1. Abra o simulador no ícone “física” e logo depois dê um click no ícone “massa-mola”;
2. Dê um click no simulador que aparece: “massa-mola”;
3. Aparecerá um ícone verde: “Run Now!”, dê um click no mesmo e aguarde;
4. Use o corpo de massa 100g e obtenha a constate elástica das 3 molas;

QUESTÃO-1-As molas são iguais? Por quê?

QUESTÃO-2-Descubra, usando as mesmas ideias anteriores, a aceleração da gravidade do planeta X;

QUESTÃO-3-Descubra o valor da massa do cilindro vermelho, na Terra e no planeta X. Estas massas são diferentes ou iguais? Por quê?

QUESTÃO-4-Descubra o valor das massas dos outros dois cilindros (verde e marron).

5-Acione “1” no ícone “mostrar energia”, pegue o cilindro de 250,0g e o coloque na posição de deformação 30,0cm para a mola, observe o que ocorre, analise o experimento e o gráfico e responda:

QUESTÃO-5-Quais as energias que o sistema possui quando a mola está nas posições de 30,0 cm e na de equilíbrio?

QUESTÃO-6-Na situação anterior o sistema é conservativo ou não? Porquê?

6-Agora, com o ícone do atrito acionado no meio de sua escala no quadro à direita, use o corpo cilíndrico verde para deformar a mola até a posição de 40,0 cm abaixo de sua posição inicial de equilíbrio, solte-o e observe o que ocorre.

QUESTÃO-7-Qual o comportamento do sistema e do gráfico de energias? O que ocorreu e porquê?

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1. RESULTADOS

Podemos obter a constante elástica a partir de:

[pic 5]

Assim:

[pic 6]

1º) Sim, pois utilizando massas iguais, as molas tem deformação igual, portanto a constante elástica tem mesmo valor.

2º)  A gravidade do Planeta X pode ser encontrada através da Lei de Hooke:

[pic 7]

A gravidade do Planeta X é [pic 8]

3º) Para o planeta terra, temos:

[pic 9]

Assim:

[pic 10]

Para o Planeta X, temos:

[pic 11]

Assim:

[pic 12]

[pic 13]

Como esperado, as massas são iguais, pois massa é a quantidade de matéria de um corpo, a aceleração da gravidade tem influencia no peso do objeto  e não na massa.[pic 14]