Relatório 06 Movimento Harmônico Simples II - Sistema Massa-Mola

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Universidade Federal de Itajubá campus Itabira

RELATÓRIO DA DISCIPLINA LABORATÓRIO DE FÍSICA A

Relatório 06 Movimento Harmônico Simples II - Sistema Massa-Mola

DATA: 23/11/2021

TURMA  

Discentes:

Isaque Silva Monteiro        RA: 2018016087

EDNEY AUGUSTO CORRÊA- 2021006986        RA: 2021006986

Professor:

 Ernesto Soares de Freitas Neto

ITABIRA

2021

1. Discussão dos resultados

O presente relatório irá descrever a elaboração de um trabalho prático desenvolvido na matéria Laboratório de Física A, ministrada pelo Prof. Ernesto Soares de Freitas Neto, na Universidade Federal de Itajubá - Campus Itabira.

 

Materiais usados para o experimento:

• um espiral de encadernação com 17 milímetros de diâmetro interno para ser utilizado como a mola do sistema;
• uma régua graduada em centímetros;
• uma caixa de dimensões aproximadas das de uma caixa de fósforos;
• dois clipes grandes;
• um alicate;
• uma caneta;
• fita adesiva;
• folhas de sulfite A4;
• quinze moedas de 5 centavos (R$ 0,05), feitas em aço revestido de cobre, de massa tabelada pelo Banco Centro do Brasil;
• um cronômetro digital de um celular smartphone (aplicativo padrão).

 Primeiro passo do experimento consistiu em separar 5 conjuntos de moedas e, posteriormente, calcular as suas respectivas massas em quilogramas (kg), necessárias para o preenchimento das Tabelas 1 e 2, a partir dos dados do Banco Central do Brasil (BCB) (Figura 1).

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            Figura 1 - Medidas de massa das moedas de 5 centavos, segundo a literatura BCB.

Figura 1 - Medidas de massa das moedas de 5 centavos, segundo a literatura BCB.

O segundo passo do experimento parte das informações obtidas no anterior para determinação da constante elástica da mola em função da variação da massa, como descrito pela equação (Eq.5), definida pela Lei de Hooke, levando em consideração que o módulo da força elástica é igual ao módulo da força peso P, como apresentado na equação (Eq.1), para o preenchimento da Tabela 1. Os cálculos para cada valor de massa m dos conjuntos podem ser observados a partir da equação (Eq.2), assumindo que o módulo da aceleração gravitacional é 𝑔 = 9,81𝑚/𝑠², como apresentado no roteiro desta prática.

Para o conjunto 1:

Para o conjunto 2:

Para o conjunto 3:

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𝐹𝑒𝑙 = 𝑃 = 𝑚𝑔 (𝑬𝒒. 𝟏)

𝑃1 = 0,0123 × 9,81

𝑃1 = 0,121 𝑁 (𝑬𝒒. 𝟐)

𝑃2 = 0,0246 × 9,81

𝑃2 = 0,241 𝑁 (𝑬𝒒. 𝟑)

𝑃3 = 0,0369 × 9,81

𝑃3 = 0,362 𝑁 (𝑬𝒒. 𝟒)

Terceiro passo, iniciou-se a montagem do sistema, realizando a fixação de três voltas da espiral em cada extremidade utilizando uma fita adesiva. Em seguida, com o

auxílio de um alicate, foi necessário fazer um furo na extremidade da caixinha utilizando um clipe de papel aberto, como visto na Figura 2; o mesmo será fundamental para impedir a abertura da caixa de fósforos durante o experimento.

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Figura 2 - Espiral N17 com comprimento de aproximadamente (𝟑𝟎 ± 𝟎, 𝟎𝟓) cm a ter suas extremidades fixadas com a fita adesiva e furo realizado com um clipe na extremidade da caixa selecionada para o experimento.

Segundo clipe, ainda fechado, foi enganchado em uma das extremidades da espiral fixadas com a fita adesiva, sendo pendurado em um gancho na porta e a caixa vazia, por sua vez, pendurada na extremidade inferior da espiral, formando o sistema apresentado na Figura 3.

Quarto passo, foi necessário fazer a marcação a caneta de um ponto (𝑥 = 0), indicativo da posição em que se considera que a mola não possui nenhuma deformação, em uma folha de papel sulfite, colada na porta, de modo que esta ficasse atrás do sistema.

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Figura 3 – Sistema montado com a caixa vazia com indicação de uma posição de referência para início da aplicação da força externa.

Quinto passo, retirou-se a caixa do sistema adicionando o primeiro conjunto de moedas de massa apresentada na Tabela 1, colocando-a novamente no clipe da extremidade inferior da espiral para a realização do experimento. Assim, em posição de equilíbrio, foi possível marcar a deformação 𝑥1 pela extremidade inferior da caixa, realizando o devido preenchimento do dado solicitado na Tabela 1. Esse passo foi reproduzido mais duas vezes para a visualização e marcação das deformações 𝑥2 e 𝑥3, apresentados na Figura 4.[pic 5]

Figura 4 – Marcação das deformações 𝒙𝟏, 𝒙𝟐 𝒆 𝒙𝟑 , necessárias para o preenchimento da Tabela 1.

Após inserir os três conjuntos de moedas na caixa e registrar as posições indicativas de deformação, chegou-se ao sexto passo no qual a folha A4 foi retirada da porta e realizou-se as medições das distâncias de distensão da mola, inserindo-as na Tabela 1. Dessa forma, a posição zero corresponde à posição em que a caixa se encontrava quando ainda estava vazia; a posição um à posição da caixa após adicionar o primeiro conjunto de moedas e assim respectivamente até chegar ao terceiro e último conjunto de moedas.