Relatório de Cinemática Vetorial com Estudo de Caso em Looping Laboratorial

Relatório do Experimento de

Física – Looping

Objetivo

        O objetivo deste experimento foi avaliar o comportamento de um corpo num sistema de “looping”, e relacionar este com o trabalho realizado pela força de atrito existente.

Materiais

• Régua
• Mesa de Looping
• Esfera de Metal

Procedimento

        Primeiro, mediu-se o diâmetro do “looping” para obter o raio, posteriormente calculando, por meio da fórmula: , a altura mínima na qual a esfera poderia ser solta e ainda realizar o giro completo.[pic 1]

[pic 2]

        Na segunda parte, tivemos de utilizar uma segunda mesa de looping, que estava posicionada no final da primeira, de forma que o sistema agora possuiria dois "loopings”, os quais a bolinha precisaria atravessar. Com essa proposta de trabalho, calculamos o quanto de energia (por ação da força de atrito) a bolinha perdeu quando solta da ponta da primeira mesa até certo ponto da segunda mesa.

[pic 3][pic 4]

Dados Experimentais

• O raio do “looping” era de aproximadamente 98 mm; e utilizando a fórmula de altura mínima para giro, teremos:

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

Por via das dúvidas, foi feito um cálculo do erro experimental, e com ele obtivemos o seguinte resultado:

𝐸 %=  ×100[pic 8]

 = 24,5 cm[pic 9]

 = 22,2 cm[pic 10]

Com o 𝐸 % sendo  9,4%[pic 11]

• Já para a questão da Força de Atrito, compreendemos que nenhuma energia seria perdida “aleatoriamente”, então teríamos que a Energia potencial gravitacional () da bolinha, no início de seu movimento na primeira mesa, deveria ser igual à Energia potencial gravitacional na outra mesa, em determinado ponto, mais o trabalho realizado pela força de atrito (que “roubou” energia da bolinha):[pic 12]

[pic 13]

E abrindo esta equação, teríamos o seguinte:

[pic 14]

        Por eliminação, sobrará:

[pic 15]

[pic 16]

        Sendo  e , teremos que .[pic 17][pic 18][pic 19]

Conclusão

        Com estes experimentos pode-se entender melhor os conceitos de Energia potencial gravitacional e Energia cinética, utilizando-os para calcular a altura mínima para giro, sem esquecer também dos componentes que não influenciam essa altura, sendo elas a massa e a gravidade do local, assim percebendo que somente o raio do “looping” altera essa altura.

        Além de conseguirmos entender e calcular, a partir da energia potencial gravitacional, a ação da força de atrito no movimento, que por sua vez recebe a energia transferida pelo corpo (potencial gravitacional), ao longo da trajetória da bolinha, alterando a altura que este pode chegar após a conclusão do duplo “looping”.

A partir deste experimento foi possível compreender os fenômenos relacionados ao estudo da cinemática vetorial, a partir do cálculo diferencial e vetorial. Para realizar este estudo, aplicamos as leis da dinâmica e da conservação de energia.

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