RELATORIO TEOREMA DO TRABALHO E ENEGIA CINÉTICA

[pic 1]

UFC – UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CAMPUS DE SOBRAL

CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

FÍSICA EXPERIMENTAL I

PROFESSOR: VALDENIR SILVEIRA

 TEOREMA DO TRABALHO - ENERGIA CINÉTICA

LÍGIA RODRIGUES MACHADO

381946

Sobral - CE

2016.2

INTRODUÇÃO

A energia pode ser definida como a capacidade de executar um trabalho. As energias mais estudadas são : Energia Cinética, Energia Potencial Gravitacional e Energia Potencial Elástica.

1.1 Energia Cinética

A energia cinética(K) é a energia associada ao movimento de um objeto, quando esse objeto possuir massa e uma velocidade escalar. Um exemplo do dia a dia, quando a turbina transforma energia cinética dos ventos em energia elétrica(figura 1) .

 

Figura 1. Fonte: http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/relacao-entre-trabalho-energia-cinetica.htm

Sua equação é dada por:

[pic 2]

Utilizando a equação de Torricelli e considerando o inicio do movimento sendo o repouso, teremos:

[pic 3]

Substituindo no cálculo do trabalho:

[pic 4](1)

 

1.1.2. Teorema da Energia Cinética

O Teorema da Energia Cinética (TEC) diz que:

"O trabalho da força resultante é medido pela variação da energia cinética."

Ou seja:

[pic 5]

[pic 6](2)

1.2 Energia Potencial Gravitacional

[pic 7]

Figura 2. Fonte: http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/energia-potencial-gravitacional-elastica.htm

Energia potencial gravitacional trata-se de uma energia associada ao estado de separação entre dois objetos que se atraem mutuamente através da força gravitacional. Dessa forma, quando elevamos um corpo de massa m à altura h estamos transferindo energia para o corpo na forma de trabalho. O corpo acumula energia e a transforma em energia cinética quando o soltamos, voltando à sua posição inicial.

Matematicamente podemos calcular o valor da energia potencial de um determinado objeto da seguinte maneira, observando a figura 2 para entender melhor a equação 3:

Epg=m.g.h(3)

1.3. Energia Potencial Elástica

[pic 8]

Figura 3. Fonte: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-potencial-gravitacional-elastica.htm

Quando o sistema massa-mola está no ponto A, não temos deformação na mola, ou seja, ela não está esticada nem comprimida. Assim, quando o esticamos até B, surge uma força, denominada força elástica, que faz com que, quando abandonado, ele volte para A, sua posição inicial. O módulo da força elástica exercida pela mola sobre o bloco é dado pela Lei de Hooke:

Fel = k.x

Em que Fel indica a força elástica, k é a constante elástica da mola e x é o valor da contração ou alongamento da mola.

O trabalho da força elástica para um deslocamento d = x é dado por:

[pic 9](4)

OBJETIVO

- Verificar o Teorema do Trabalho – Energia Cinética.

MATERIAIS

• Colchão e unidade geradora de fluxo de ar linear Azeheb;

• móvel com haste e suportes;

• balança;

• bobina, cabos, chave inversora, massas aferidas;

• cronômetro digital com até 4 intervalos sucessivos, com fonte 6/12 VCC embutida.

PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

O primeiro passo do experimento foi utilizar a balança e pesar o carrinho e o porta peso. O dinamômetro também foi usado para aferir a força aplicada no sistema. Colocamos os sensores fotoelétricos nas posições x = 0,450 m, x = 0,600 m,x = 0,750 m, x = 0,900 m do trilho de ar linear. Colocamos a posição inicial no 0,300m.

Depois colocamos uma massa de 40g no porta peso, ligamos o colchão de ar e o cronômetro digital e anotamos os 3 tempos na tabela 1. Em seguida mudamos os sensores de posições, X=0,30m, X=0,40m, X=0,60m, X=0,80m e o último no X=1m. Colocamos a massa de 60g no porta peso e usamos o dinamômetro aferir a força e depois repetimos o procedimento anotando os tempos e anotamos na tabela 2.

O último passo foi com a massa de 80g no porta peso, repetindo os experimentos anteriores, só que com os senrores nas posições: X=0,26m, X=0,43m, X=0,56m, X=0,85m e o último no x=0,98m.

---

RESULTADOS

Tabela 1: Dados Obtidos das Medidas de Posição e Tempo de um Móvel em MRUV.

F (N)	x (m)	W (J)	m (kg)		Tempo (s)		a (m/s2)	vo (m/s)	v (m/s)	Ko (J)	K (J)	K (J)	Diferença
F=P = m.g	x = x - xo	W=F.ΔX	-	Med 01	Med 02	Med 03	Média	a = 2.Δx/t2	-	v = at	-	K=1/2 mv2	K = K - Ko	K - W
0,480	0,150	0,072	0,272	0,427	0,414	0,414	0,418	1,714	0,000	0,717	0,000	0,070	0,070	-0,002
0,480	0,300	0,144	0,272	0,601	0,588	0,588	0,592	1,710	0,000	1,013	0,000	0,139	0,139	-0,005
0,480	0,450	0,216	0,272	0,734	0,721	0,721	0,725	1,711	0,000	1,241	0,000	0,209	0,209	-0,007
0,480	0,600	0,288	0,272	0,846	0,833	0,833	0,837	1,712	0,000	1,433	0,000	0,279	0,279	-0,009
Tabela 2: Dados Obtidos das Medidas de Posição e Tempo de um Móvel em MRUV.
F (N)	x (m)	W (J)	m (kg)		Tempo (s)		a (m/s2)	vo (m/s)	v (m/s)	Ko (J)	K (J)	K (J)	Diferença
F=P = m.g	x = x - xo	W=F.ΔX	-	Med 01	Med 02	Med 03	Média	a = 2.Δx/t2	-	v = at	-	K=1/2 mv2	K = K - Ko	K - W
0,680	0,100	0,068	0,292	0,297	0,295	0,294	0,295	2,293	0,000	0,677	0,000	0,067	0,067	-0,001
0,680	0,300	0,204	0,292	0,515	0,514	0,512	0,514	2,274	0,000	1,168	0,000	0,199	0,199	-0,005
0,680	0,500	0,340	0,292	0,664	0,664	0,662	0,663	2,273	0,000	1,508	0,000	0,331	0,331	-0,009
0,680	0,700	0,476	0,292	0,787	0,787	0,785	0,786	2,264	0,000	1,780	0,000	0,462	0,462	-0,014
Tabela 3: Dados Obtidos das Medidas de Posição e Tempo de um Móvel em MRUV.
F (N)	x (m)	W (J)	m (kg)		Tempo (s)		a (m/s2)	vo (m/s)	v (m/s)	Ko (J)	K (J)	K (J)	Diferença
F=P = m.g	x = x - xo	W=F.ΔX	-	Med 01	Med 02	Med 03	Média	a = 2.Δx/t2	-	v = at	-	K=1/2 mv2	K = K - Ko	K - W
0,860	0,170	0,146	0,312	0,341	0,343	0,345	0,343	2,890	0,000	0,991	0,000	0,153	0,153	0,007
0,860	0,300	0,258	0,312	0,460	0,461	0,461	0,461	2,827	0,000	1,302	0,000	0,264	0,264	0,006
0,860	0,590	0,507	0,312	0,649	0,650	0,650	0,650	2,796	0,000	1,816	0,000	0,514	0,514	0,007
0,860	0,720	0,619	0,312	0,719	0,720	0,720	0,720	2,780	0,000	2,001	0,000	0,624	0,624	0,005