Resumo Laboratório de Física

09/05/18 – 7° Experimento

Sistema Massa-Mola

Objetivo: Estudar a dinâmica do oscilador harmônico determinando os parâmetros de oscilação de vários arranjos experimentais que utilizam o sistema massa-mola.

Materiais utilizados

- Trilho de ar (para acoplar os carrinhos e diminuir o atrito ao movimento);

- Compressor de ar (para evacuar ar do trilho);

- Carrinhos (utilizados sobre o trilho de ar para acoplar a mola e realizar o movimento oscilatório);

- Molas (utilizadas nos carrinhos afim de calcular sua constante elástica);

- Massas (para acoplar nos carrinhos);

- Cronômetro (para medir o tempo das oscilações);

- Balança (para determinar o valor das massas e a massa dos carrinhos);

- Escalas (para determinar as distâncias e deslocamentos do experimento).

Experimento

 [pic 1][pic 2]

Primeiramente determinou-se os pesos das massas e dos carrinhos. A partir do esquema 1 pode-se verificar o deslocamento x da mola. Posteriormente mediu-se o tempo de 10 oscilações nos 3 esquemas, sendo que no esquema 1 e 2 os carrinhos estavam fixos com peso e no esquema 3 os carrinhos estavam soltos e com peso. Por fim, utilizou-se do esquema 2 para simular a oscilação do esquema 3 utilizando a massa reduzida.

As equações que regem esse experimento são:

[pic 3]

Onde T é o período médio (tempo médio de uma oscilação) das massas, m é o valor da massa total do sistema e k é a constante elástica da mola, que pode ser encontrada por:

[pic 4]

Onde F é a força restauradora do sistema e x é o alongamento da mola num instante qualquer.

O que significa massa reduzida?

Quando duas massas oscilam presas a uma mesma mola o período de oscilação do sistema responde como se houvesse uma única massa menor que as duas reais e que por isso recebe o nome de "massa reduzida", sendo representada por:

[pic 5]

23/05/18 – 8° e 9° Experimentos

Densidade de Líquidos

Objetivo: Medir a densidade de um óleo.

Materiais utilizados

- Tubo na forma de “U” (para introduzir os líquidos);

- Suporte (para acomodar o tubo);

- Escala (para medir a variação de altura dos líquidos)

- Óleo (para colocar no tubo)

- Seringa (para injetar o óleo no tubo)

- Becker (para armazenar o óleo a ser inserido)

Experimento

[pic 6]

Primeiramente, um pouco de água foi colocado no tubo até uma altura h0. Após, foi adicionado um pouco de óleo com a seringa no tubo e as alturas h1 (água) e h2 (óleo) anotadas. O procedimento foi repetido 5 vezes.

As equações que regem esse experimento são:

[pic 7]

Onde h1 é a altura da água e ρ1 é a densidade da água, h2 é a altura do óleo e ρ2 é a densidade do óleo a ser determinada.

Princípio de Arquimedes

Objetivo: Determinação experimental dos valores do empuxo de um corpo totalmente imerso em água e determinação da densidade média de um corpo flutuante.

Materiais utilizados

- Mola (acoplada nos cilindros para suspende-los);

- Massa (cilindros de metal utilizados para imergir na água);

- Escala (utilizada para medir o deslocamento x da mola);

- Proveta (utilizada como recipiente para a água onde os cilindros foram submersos);

- Água;

- Becker.

Experimento

[pic 8]

Primeiramente foi determinado a constante elástica da mola utilizada. Após, o x da mola (deslocamento) foi medido quando o corpo foi suspenso ao ar livre, onde a força aplicada foi o próprio peso do corpo. Por fim, o x’ da mola foi medido com o corpo suspenso, porém, imerso em água.

As equações que regem esse experimento são:

[pic 9]

Onde F é a força restauradora do sistema e x é o alongamento da mola num instante qualquer.

O empuxo é dado por:

[pic 10]

Onde ρ é a densidade da massa a ser encontrada, g é a aceleração da gravidade e V é o volume de água deslocado.

A força peso é dada por:

[pic 11]

Onde m é massa do corpo e g a aceleração da gravidade

Assim, as forças aplicadas quando o corpo está submerso são:

[pic 12]

Substituindo as incógnitas temos:

[pic 13]

Sendo que está densidade foi comparada a densidade encontrada pelo método convencional, que é dada por

[pic 14]

30/05/18 – 11° Experimento

Dilatação Térmica

Objetivo: Determinação dos coeficientes de dilatação térmica linear dos materiais: Cobre, alumínio e latão.

Materiais utilizados

- Tubo de ensaio (utilizado para ferver a água e acoplar o termômetro);

- Rolha de látex (para tampar o tubo de ensaio);

- Termômetro (para a medir a temperatura da água no tubo de ensaio e no tubo de diferentes materiais);

- Suporte (para acoplar todo o sistema);

- Relógio comparador (para medir a dilatação do material);

- Tubo de diferentes materiais (Cobre, alumínio e latão para serem dilatados);

- Lamparina (utilizada para aquecer a água do tubo de ensaio).

Experimento

[pic 15]

Primeiramente foi medido o comprimento inicial do tubo e o relógio comparador zerado. Após, a lamparina foi acesa e o experimento deu-se início. Esperou-se a água entrar em ebulição e observou-se a saída de vapor do tubo de ensaio, o relógio comparador começou a deslocar e após a estabilização o valor da nova posição foi anotada, indicando a dilatação do material. Por fim, a fonte de calor foi apagada e o sistema começou a resfriar-se e a medida que o sistema se resfriava 3 graus, as posições do relógio comparador foram anotadas, num total de 10 medidas computadas. A partir das medidas, plotou-se um gráfico L x T.

A equação que rege o experimento é:

[pic 16]

Onde  é a dilatação do material,  é o coeficiente de dilatação a ser encontrado,  é o comprimento inicial do tubo e  é a variação de temperatura.[pic 17][pic 18][pic 19][pic 20]

06/06/18 – 12° Experimento

Calorímetro de Misturas

Objetivo: Determinação da capacidade calorífica C do conjunto calorímetro e a medida do calor específico de sólidos (alumínio, cobre e latão) usando o método das misturas.

Materiais utilizados

- Calorímetro de misturas (para servir de suporte a experimentação);