RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL - CONSERVAÇÃO DE ENERGIA MEC NICA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

HENRIQUE SALGUEIRO - 2018014260

POLYANA FRANCO MACHADO - 2019006782

THIAGO MARTINS JUNQUEIRA - 31378

RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL - CONSERVAÇÃO DE ENERGIA MEC NICA

ITAJUBÁ - MG

2019

RESUMO

O presente relatório registra os dados obtidos no quarto laboratório de física experimental que teve como objetivo analisar a conservação da energia mecânica no movimento de um carrinho conectado a duas molas sobre um trilho de ar inclinado.Para análise do movimento foi filmado o percurso do carrinho e com o auxilio do programa Tracker, obteve-se os dados de posição em cada instante de tempo. Com base nesses valores foram feitas tabelas e plotados gráficos de posição do carrinho. Analisando-os concluiu que a energia mecânica foi conservada durante as oscilações do sistema, graças à transformação da energia potencial, tanto elástica como a gravitacional, em energia cinética.

Palavras-chave: Conservação da Energia Mecânica, oscilação, energia.

INTRODUÇÃO

Na física um importante princípio para entender o movimento dos corpos é a Conservação da Energia Mecânica. Esse conceito afirma que a energia total de um sistema isolado é sempre constante, agindo sobre ele apenas forças conservativas e matematicamente é expressa por:

Em = Ec + Ep

Sendo, Em a energia mecânica;

Ec a Energia Cinética, que está relacionada à velocidade do corpo em movimento e é dada por (mv²)/2

Ep a Energia Potencial do corpo que é classificada em Energia Potencial Gravitacional e Elástica, a primeira está relacionada com a altura do corpo durante o movimento e é expressa por U = mgh . Já a outra ocorre quando há molas no sistema e está relacionada com a deformação que a mesma sofre, matematicamente é expressa por Uel = (Kx²)/2, sendo K a constante da mola.

A Conservação da Energia Cinética se assemelha com a frase do cientista Lavoisier sobre a matéria: “Na natureza nada se perde, tudo se transforma”, assim, no sistema se a energia cinética aumenta, a energia potencial deve diminuir ou vice e versa, para manter a Energia Mecânica constante durante todo o percurso.

Deste modo, o presente relatório registra por meio de descrição, tabelas e gráficos os experimentos e dados obtidos no laboratório de Física Experimental da Universidade Federal de Itajubá que analisou o princípio citado.

2. METODOLOGIA

2.1 Materiais

Trilho de ar de 2 metros de comprimento com pés ajustáveis;

Compressor de ar;

Carrinho metálico para deslizar sobre o trilho;

Marcador para o carrinho;

Quatro massas de 10g e uma massa de 5g para lastro do carrinho;

Balança digital:

Marca: Eletronic Balance 5000;

Faixa Dinâmica: {1g - 5100} g;

Precisão: 1g.

Erro: ± 0,5 g

Duas molas extensíveis para acoplar ao carrinho;

Câmera digital;

Computador de mesa;

Suportes para inclinação do trilho e câmera;

2.2 Equipamentos e Método

Primeiramente foi retirado o carrinho do trilho, desprendendo-o das molas para a quantificação da massa do carrinho junto com o marcador (moedinha amarela) utilizando uma balança digital previamente tarada. Depois o carrinho foi recolocado no trilho, prendendo-o com cuidado às molas, ao longo de seu eixo, a fim de evitar torques. Foi observada a posição do marcador (moedinha amarela), que foi utilizada como um sinalizador para o software de análise de movimento, se este, está voltado para a câmera.

Constatou-se a angulação de 23° do ângulo de inclinação “θ” do trilho no medidor.

Para o início da filmagem foi verificado se a câmera digital possuía carga em sua bateria e se estava configurada para filmar com a melhor resolução possível, após isso, a mesma foi ajustada em uma posição para o melhor alcance de filmagem.

Após os procedimentos acima o trilho de ar foi ligado e nivelado até que o carrinho alcançasse a posição de equilíbrio, ou seja, em repouso. O carrinho foi puxado para baixo cerca de 10 cm da posição de repouso e a câmera foi colocada em modo de gravação. Em seguida o carrinho foi solto e oscilou cerca de 6 vezes até que o experimento fosse finalizado.

Feita as gravações e a partir das instruções do contidas no roteiro, foi possível estudar o movimento do carrinho em ambas as configurações com o auxílio do programa Tracker.

3. ANÁLISE DE DADOS

A massa do carrinho era de 186,2g e o ângulo de inclinação do trilho era de 23°.

3.1 Posição x Tempo

Depois de soltar o carrinho e filmar sua trajetória os dados de tempo, posição e velocidade obtidos pelo programa Tracker foram colocados na tabela abaixo:

Tabela 1 - Dados de Posição, Tempo e Velocidade dos eixos Xe Y

Com a análise da Tabela 2, foram tomados os dados desta para a geração de dois gráficos, sendo o primeiro (Gráfico 1)