RELATÓRIO DE LABORATÓRIO DE FÍSICA I
Por: Hariet Sudbrack • 26/11/2018 • Ensaio • 1.818 Palavras (8 Páginas) • 169 Visualizações
FACULDADES INTEGRADAS DE ARACRUZ[pic 1]
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
RELATÓRIO DE LABORATÓRIO DE FÍSICA I
ARACRUZ
2015
GÉSSICA DA COSTA BISPO[pic 2]
HARIET SUDBRACK FERNANDES
JÚLIA NOSSA DE CARVALHO
LUDMILA ROSALEM BORGES
MARIANA DOS SANTOS KENUPP
RELATÓRIO DE LABORATÓRIO DE FÍSICA I
[pic 3]
ARACRUZ
2015
Sumário[pic 4]
INTRODUÇÃO 4
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 5
MATERIAIS E MÉTODOS 6
ANÁLISE DE DADOS 16
CONSIDERAÇÕES FINAIS 29
INTRODUÇÃO
Em nosso relatório, analisaremos qual o valor da aceleração da gravidade que atua sobre uma esfera em queda livre e verificaremos se o resultado é satisfatório. Faremos isso por meio do nosso experimento, onde uma esfera de chumbo, com velocidade inicial igual a zero, é solta de uma altura h e colide com uma tábua de madeira que se encontra em movimento oscilatório. Assim, estudaremos o período de oscilação da tábua, o deslocamento da esfera até tocar a tábua e, principalmente, o valor da aceleração da gravidade que a esfera sofre.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Em suas experiências, Galileu afirmou que sem a ação da resistência do ar, os corpos em queda livre descrevem um movimento uniformemente variado, com a mesma aceleração (aceleração da gravidade). No entanto o valor da aceleração da gravidade que ele obteve em seus cálculos foi aproximadamente 4 . Huygens, porém, utilizou um pêndulo e obteve aproximadamente 9,5 , que é um valor bem próximo ao valor médio da aceleração da gravidade do nosso planeta.[pic 5][pic 6]
Diariamente estamos cercados pelo movimento oscilatório, seja em: barcos oscilando no cais, movimento dos pistões nos motores dos carros ou vibrações sonoras produzidas por algum instrumento. Os movimentos periódicos (ou oscilatório) se repetem em intervalos regulares ou indefinidamente em torno de uma posição que esteja em equilíbrio. Esse movimento depende de um período, que é o tempo necessário para se completar uma oscilação.
Assim, para encontrarmos o valor médio da aceleração gravitacional na Terra, fizemos um experimento em laboratório, utilizando o movimento pendular. Pois, os pêndulos pertencem a uma classe de osciladores harmônicos simples em que a força restauradora depende da aceleração da gravidade e não de propriedades elásticas. E também pelo fato de que a ação gravitacional para pequenos ângulos de oscilação do pêndulo depende somente do período de oscilação e do comprimento do pêndulo.
A Figura 01 abaixo mostra um esquema da montagem a ser utilizada.
[pic 7]
A esfera chumbo, inicialmente, está suspensa por um fio urso a um gancho, e a outra extremidade pressa na parte inferior da placa de madeira. Ao abandonarmos a esfera no ponto mais alto da placa, está entrará em queda livre. O corpo em queda livre está em Movimento Retilíneo Uniformemente Variado e sofre ação da aceleração da gravidade. Também se deve colocar uma folha de papel na tábua. Quando tudo estiver montado corretamente, o fio é solto ao mesmo tempo em que a tábua e a esfera. Ao realizar o movimento de queda livre, a esfera atinge a tábua marcando-a, e a diferença entre esse ponto de marcação e o ponto inicial (sendo zero) consiste na altura da queda. Assim, ao obter esses dados, torna-se viável encontrar a aceleração gravitacional.
Em nosso experimento temos a oscilação da placa de madeira (encontra-se na posição vertical), sob um eixo horizontal, nos proporcionando o tempo de cada período. Ressaltando, que o período de oscilação do pêndulo não depende da amplitude.
Inicialmente estudaremos a média dos tempos de oscilação da tábua. A fórmula usada para calcularmos a média é:
[pic 8]
Logo:
[pic 9]
Onde:
Média das cinco oscilações da tábua;[pic 10]
Primeiras cinco oscilações da tábua;[pic 11]
Segundas cinco oscilações da tábua;[pic 12]
Terceiras cinco oscilações da tábua;[pic 13]
Quartas cinco oscilações da tábua;[pic 14]
Quintas cinco oscilações da tábua.[pic 15]
Após encontrar a média da oscilação da tábua, serão realizados os cálculos de incerteza. Como será demonstrado abaixo.
Encontrando os desvios da média:
[pic 16]
[pic 17]
[pic 18]
[pic 19]
[pic 20]
Onde:
Primeiro desvio da média;[pic 21]
Segundo desvio da média;[pic 22]
Terceiro desvio da média;[pic 23]
Quarto desvio da média;·.[pic 24]
Quinto desvio da média.[pic 25]
Em seguida encontramos a média dos desvios (incerteza):
[pic 26]
Em que:
Média dos desvios (incerteza).[pic 27]
Portanto, a média da oscilação e sua respectiva incerteza são dadas por:
[pic 28]
No entanto, ainda devemos dividir por cinco para encontrar o valor de apenas uma oscilação, e depois dividir novamente por quatro, para encontrar o valor de de oscilação. Sendo assim:[pic 29][pic 30]
[pic 31]
Em que:
Valor médio para uma oscilação da tábua; [pic 32]
Incerteza de uma oscilação da tábua.[pic 33]
[pic 34]
Onde:
Valor de de oscilação;[pic 35][pic 36]
Valor de de oscilação da incerteza.[pic 37][pic 38]
Assim sendo, tem-se que o valor médio de oscilação da tábua, mais sua respectiva incerteza é dada por:[pic 39]
[pic 40]
...