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RELATÓRIO

Trabalho e Energia

EQUIPE:

Breno Peres Guimarães Félix

Calvin Conrado Lopes Guidone

Guilherme Netzlaff Bernini

Leandro Campos Vargas

Engenharia de Controle Automação,

05 de junho de 2013

1-INTRODUCAO

O experimento esta relacionado com dois conceitos básicos da física: a energia cinética e o trabalho.

A energia cinética é a energia relacionada ao estudo da dinâmica e do movimento. Quanto maior a velocidade do objeto, desprezando o seu sentido, maior será sua energia cinética, ou seja, a energia cinética é proporcional a velocidade do objeto. Nesse sentido, quando o objeto se encontra em repouso, sua energia cinética é igual a zero, nula. É uma grandeza física escalar que depende apenas da massa e do módulo da velocidade do corpo em questão.

De acordo com Karim Nice, Bacharel em Engenharia Mecânica pela Cornell University:

Energia cinética é energia em movimento. Os objetos que estão em movimento, como numa montanha-russa, têm energia cinética (EC). Um carro não estraga muito quando se choca contra uma parede a 8 km/h. Mas se atingir a parede a 64 km/h, o resultado pode ser perda total.

A energia cinética é similar à energia potencial. Quanto mais pesado o objeto e mais rápido ele se mover, mais energia cinética terá. A fórmula para a energia cinética é:

EC = 1/2*m*v2,

onde m é massa e v é velocidade

Um dado interessante sobre a energia cinética é que ela aumenta com a velocidade ao quadrado. Isto significa que se um carro estiver se movimentando duas vezes mais rápido, ele tem quatro vezes mais energia cinética.

O trabalho, na fisica, é o a força exercida sobre um corpo gerando um deslocamento. É representada pela letra W, referenciando a Work , trabalho na língua inglesa. O trabalho é um número real, que pode ser positivo ou negativo. Quando a força atua no sentido do deslocamento, o trabalho é positivo, isto é, existe energia sendo acrescentada ao corpo ou sistema. O contrário também é verdadeiro, uma força no sentido oposto ao deslocamento retira energia do corpo ou sistema. Qual tipo de energia, se energia cinética ou energia potencial, depende do sistema em consideração.

No Sistema Internacional a unidade de medida do trabalho é o joule (J).

Geralmente, a força usada no deslocamento do objeto é paralela ao mesmo, depreendendo a seguinte formula:

W = F.ΔS (1)

Ou

W = m .a .ΔS (2)

Caso a força não seja paralela ao deslocamento, o valor usado para calcular o trabalho é a componente do eixo vertical x relacionada o vetor da forca aplicada ao corpo. Portanto a formula usada para calcular o trabalho quando as direções do deslocamento e da força é:

W = cos⁡(θ) .F .ΔS (3)

Sendo que Θ é o ângulo formado entre as direções da forca e do deslocamento.

2- DESCRIÇÃO DO PROCEDIMENTO

Materiais utilizados:

01 conjunto básico do trilho de ar;

01 suporte para massas aferidas 9g;

01 massa aferida 10g com furo central de 2,5mm;

01 massa aferida 20g com furo central de 2,5mm;

01 carrinho para trilho;

02 barreiras para choque;

Metodologia:

Com o auxilio de uma balança, foi medida as massa em granas pedido na primeira parte do experimento. Foi montado o trilho de ar, em seguida calibrou-se o mesmo e foi ajustado o sensor 1 (S1) na posição 0,60 m.

Foi colocada a barreira para choque, ao carrinho foi encaixado o pino para eletroímã e o pino com gancho. Foi colocado o Y de final de curso com roldana raiada na outra extremidade do trilho. Amarrou-se uma ponta da linha ao gancho do carrinho e a outra ao suporte para massas aferidas (o tamanho da linha foi calculado para que o suporte de massas aferidas toque o solo somente quando o carrinho atingir a posição 1,0m).

Ligou-se o eletroímã a uma fonte de tensão variável deixando em serie a chave liga desliga. Em seguida foi ligado o fluxo de ar. O eletroímã foi ajustado para que o carrinho assumisse a posição inicial de Xₒ = 0,25m (sempre mantendo constante essa posição). Foi fixado o carrinho ao eletroímã para que o mesmo não iniciasse o movimento (sempre usando a menor tensão necessária).

Foi ajustado o cronometro para a função F3. Desligou-se o eletroímã, desta forma liberando o carrinho e observando o resultado da montagem. A posição do sensor 2 (Xs₂) varia de acordo com os deslocamentos da segunda parte do experimento.

Foi colocada ao suporte para massas aferidas uma massa de 10g, foi ligado o eletroímã para que o carrinho não iniciasse movimento, em seguida zerou-se o cronometro e foi desligado o eletroímã, desta forma liberando o carrinho e anotado o tempo marcado pelo cronometro. O mesmo procedimento foi repetido para as demais posições de S2 e anotado os resultados (experimento 2).

Transferiram-se as massas do carrinho para o suporte de massas aferidas de acordo com o experimento e repetido o procedimento de medição (as massas que foram utilizadas no suporte permaneceram no carrinho). Foi substituída a barreira de interrupção por um pino no carrinho, em seguida foi substituída a função para F1. Foi feito 3 medições para determinar o tempo médio de percurso do carrinho entre as posições de S1 e S2 na posição 100.

Voltou-se para a posição inicial e colocada ao suporte de massas aferidas uma massa de 20g. Foi repetido o experimento 2 para as demais posições de S2 marcadas no experimento 3. Foi substituída a barreira de interrupção por um pino no carrinho, em seguida foi substituída a função para F1. Foi feito 3 medições para determinar o tempo médio de percurso do carrinho entre