Relatório Física Energia Mecânica

[pic 1]Universidade Federal do Rio de Janeiro[pic 2]

Núcleo de Educação à Distância

Coordenação de Licenciaturas – IF – Instituto de Física

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RELATÓRIO DO EXPERIMENTO

LABORATÓRIO 1

MEDINDO EXPERIMENTALMENTE A ENERGIA MECÂNICA DE UM SISTEMA

Aluno: Edson Galante Guedes

Matrícula: 16114040345

Polo: Macaé

Disciplina: Física 1B – 2019.2

Tutor: Afonso

1. – Introdução:

Podemos dizer que a energia está em todo lugar, transformando-se em um tipo a outro. O conceito de transformação de energia pode ser ilustrado em uma série de atividades comuns. Vejamos alguns exemplos:

Um motor, como o motor em um carro, converte a energia química de gás e oxigênio na energia mecânica do movimento do motor.

Uma lâmpada altera a energia química da lâmpada para a radiação eletromagnética ou a luz.

Os moinhos de vento aproveitam a energia do vento e a convertem em energia mecânica no movimento das lâminas da turbina, que é então convertida em energia elétrica.

Painéis solares transformam luz em eletricidade.

A queda de um corpo, que transforma energia potencial gravitacional em energia cinética.

Conhecer os dispositivos que resultem nas transformações é fundamental para o conhecimento da física, propiciando o aparecimento de novas tecnologias e, também, o aperfeiçoamento de tecnologias existentes. Contudo, a energia é a capacidade de realizar trabalho, caracterizada pela força e pelo movimento.

Neste relatório será explorado o conceito de energia mecânica, associando o movimento ou a possibilidade de possuir movimento, sendo assim, um sistema constituído por duas energias – a cinética e a potencial, que pode ser gravitacional e / ou elástica.

O objetivo do experimento I é testar um modelo que permita calcular a energia mecânica do sistema formado por um carrinho e por um suporte com disco, de modo a analisar a variação da energia mecânica do sistema durante o seu movimento. Espera-se, com este modelo, que a energia potencial gravitacional do suporte com o disco, transforme-se em energia cinética, movimentando o carrinho. Através deste experimento, também poderá ser observada a ação da aceleração da gravidade que proporcionará ao carrinho um Movimento Uniformemente Variado até que o suporte com disco toque o banquinho.                            

Este relatório propõe a apresentação de dados referentes ao experimento I – Medição da Energia Mecânica de um Sistema,  descrevendo o modelo teórico, os procedimentos utilizados e, finalmente, os resultados obtidos, permitindo-nos relacionar a energia cinética de rotação da polia com a energia cinética do suporte com discos.

1. – Modelo:

1. – Movimento do Carrinho sobre o Trilho

O modelo se baseia no estudo do movimento de um carrinho sob um trilho de ar que ao ser alimentado simula a ausência de atrito através de orifícios no trilho, no qual há um fluxo de ar produzido por um gerador. O carrinho possui um acessório formado por fios condutores que provocam uma centelha e produz a marcação da posição em uma fita termo sensível, quando há a geração de uma centelha por um centelhador, com intervalo de tempo regulares. A execução deste experimento produzirá medidas que poderão ser analisadas em um gráfico e através de sua lei de formação poderá apresentar o comportamento da energia potencial, a energia cinética e energia mecânica.

O experimento I, foi realizado a partir da análise da trajetória do carrinho de ar sobre o trilho, com a medição das marcas termo sensíveis causadas pelo efeito de centelhamento, realizado a cada 0,1 segundo. Os dados foram assim tomados e transferidos para a tabela e, finalmente, os cálculos foram realizados.

2.2 – Criando as hipóteses do modelo

As hipóteses do modelo serão baseadas nas observações experimentais realizadas na Atividade 1. A Tabela 2.2 mostra as hipóteses do modelo, que foram geradas através de observações do experimento.

Observações a partir do experimento	Hipóteses do modelo
A massa do fio é muito menor do que A massa do fio é desprezível as massas e do suporte com as massas.	A massa do fio é desprezível.
O atrito entre a polia e o seu eixo e o carrinho e entre a camada de ar do trilho e o carrinho, parecem pequenos.	O atrito entre o carrinho e o trilho de ar e entre a polia e seu eixo são desprezíveis.
As velocidades do carrinho e do suporte com massas, durante os seus movimentos, não são muito altas.	As forças de resistência do ar sobre o carrinho e sobre o suporte com massas são desprezíveis.
O fio não parece deslizar sobre a polia.	O fio não desliza sobre a polia.
O carrinho e o suporte com discos não giram nem deformam, quando se deslocam.	O carrinho do trilho de ar e o suporte com discos serão tratados como partículas.

Tabela 2.2: Relações entre as observações experimentais e as hipóteses do modelo.

Energia Cinética “K”

Se manifesta em um corpo de massa m que possui velocidade instantânea v, ou seja, o corpo em movimento. Portanto, a energia cinética depende da massa e da velocidade. A definição da fórmula é:

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Energia Potencial “U”

É um tipo de energia armazenada pelo trabalho realizado no sistema dos corpos devido ao seu referencial, podendo ser convertida em energia cinética. Há dois tipos de energia potencial:

1. Gravitacional é a tendência do corpo a certa altura h de massa m a cair em direção ao centro da Terra, influenciada pela gravidade g.

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1. Elástica sendo o trabalho realizado pela força elástica, durante a ocorrência de deformação x em função do comprimento inicial da mola, influenciada por uma constante k caracterizada pelo tipo de material de composição da mola.

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Energia Mecânica “Et”

A conservação da energia mecânica ocorre pelo fato de ter um sistema com duas forças conservativas atuando, em que a soma dessas, cinética e potencial, resulta a uma constante, seja em qualquer ponto da trajetória. O princípio da conservação da energia diz que a energia mecânica total Et de um sistema isolado é sempre constante. Em nosso modelo teórico para o experimento, tem como estrutura a seguinte forma: