Trabalho e Energia Cinetica

   

Relatório

Fisica 2 –  Trabalho e Energia Cinetica

Trilho de Ar

Alunos: Italo Douglas

             Flavia Cristiane Dias Macedo

             Keyla dos Santos Rego

             

             Narcisio Rodrigues Machado

         

             Valdeir Monteiro Diniz

Relatório apresentado a disciplina de Física Energia, ministrado pelo professor Genilson para obtenção parcial de nota no curso de graduação Engenharia de Produção 4º Periodo.

Sumário

1. Introdução
2. Objetivo
3. Materiais Utilizados
4. Desenvolvimento
5. Conclusão

1. INTRODUÇÃO

O trilho de ar foi projetado para diminuir as forcas de atrito, fazendo com que um corpo se desloque sobre uma camada de ar, o que elimina o contato direto entre a superfície do trilho e a superfície do corpo. Esse corpo será chamado de carrinho.

Nesta pratica experimental foram desprezados a perda de energia por atrito entre o trilho e o carrinho.Foi analisado o movimento de um corpo sob a superfície do atrito de ar, observando assim o tempo e a distancia.

Por meio dos valores dos tempos obtidos, e com o auxilio de formulas matemáticas espera se determinar o valor da aceleração e da velocidade de cada massa         utilizada. E após isto, através dos valores dos pesos utilizados e da aceleração encontrada, com a ajuda de outras formulas espera se determinar a força feita pelo sistema.

1. OBJETIVO

Determinar a aceleração de um corpo sobre a ação de uma força constante na ausência de atrito, e verificar a aceleração produzida por este corpo. Porem sua precisão vai depender da calibração do sensor que informa o deslocamento e a velocidade precisa.Calcular o trabalho realizado pela força peso e da força de tração para deslocar um objeto de massa m de uma certa altura h. Calcular a velocidade final do objeto quando desce de uma altura h. Determinar o trabalho total sobre a massa m¹. Usando o cronometro digital calcular o tempo de descida do objeto e usando as equações do movimento, determinar a velocidade

1. MATERIAS UTILIZADOS

1 Trilho de Ar

1 Compressor de fluxo de Ar

1 Carrinho com massas acopláveis

1 Cronometro

1 Fio de nilon

1 Polia com suporte

1 Sensor com conexões

1 Bobina com disparador

[pic 1]

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
2. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO
3. Equações de movimento a aceleração constante:
4. Supondo que uma partícula se mova com aceleração constante durante um determinado intervalo de tempo. Sabendo-se a velocidade instantânea no instante inicial deste intervalo, pode-se conhecer a velocidade em qualquer instante deste intervalo.
5. Sendo a a aceleração da partícula e v0a velocidade no instante inicial t0= 0, pode-se resolver a integral para obter a função velocidade em qualquer instante ''t'' pertencente a este intervalo:
6. Conhecendo-se a posição da partícula no instante inicial, faz-se possível obter a sua posição em qualquer instante deste intervalo. Assim, representando x0como a posição inicial da partícula, pode-se obter:
7. ∆x = v0t + ½ at²
8. Há, ainda, a relação ∆x = vt - ½ at² , quando ocorre o desaceleramento do corpo.
9. Combinando os resultados obtidos nas equações, num instante qualquer do intervalo, a seguinte relação é válida:
10. v² = v0² + 2a∆x
11. A 2ª Lei de Newton: ∑F = ma
12. A partir segunda lei de Newton e através de métodos matemáticos, pode-se fazer previsões (velocidade e posição) sobre o movimento dos corpos.
13. Qualquer alteração da velocidade de uma partícula é atribuída, sempre, a um agente denominado força. Basicamente, o que produz mudanças na velocidade são forças que agem sobre a partícula. Como a variação de velocidade indica a existência de aceleração, é de se esperar que haja uma relação entre a força e a aceleração. A força é sempre diretamente proporcional à aceleração que ela provoca.
14. Sendo a força uma grandeza vetorial, o mesmo acontecendo com a aceleração, podemos escrever para a lei de Newton, numa notação vetorial:
15. F = m x a
16. Conservação de Energia Mecânica: Ei= Ef
17. A energia mecânica (Emec) de um sistema é a soma da energia cinética e da energia potencial. Quando um objeto está a uma altura h, ele possui energia potencial; à medida que está caindo, desprezando a resistência do ar, a energia potencial gravitacional do objeto que ele possui no topo da trajetória vai se transformando em energia cinética e quando atinge o nível de referência, a energia potencial é totalmente transformada em energia cinética.
18. Energia Cinética de Translação
19. Define-se como metade do produto da massa pelo quadrado da velocidade no instante considerado.
20. KT = ½ mv²
21. Esta energia é tanto maior quanto maior for o valor da velocidade do corpo e/ou a massa deste.
22. Energia Cinética de Rotação
23. No que diz respeito à energia cinética de rotação, esta surge quando o movimento é de rotação e é dada pela seguinte expressão:
24. KR = ½ Iw²
25. em que I representa o momento de inércia do corpo em relação ao eixo de rotação e w a velocidade angular.
26. Energia Potencial Gravitacional
27. Trata-se de uma energia associada ao estado de separação entre dois objetos que se atraem mutuamente através da força gravitacional. Ao elevar um corpo de massa m a certa altura h, transfere-se energia para o corpo na forma de trabalho. O corpo acumula energia e a transforma em energia cinética quando é solto, voltando a sua posição inicial.
28. Matematicamente, o valor da energia potencial de um determinado objeto pode ser calculado da seguinte maneira:
29. UG = m.g.∆y
30. Onde:
31. UG = energia potencial gravitacional (J)
32. m = massa (kg)
33. g = aceleração gravitacional (m/s²)∆y = altura (m)
34. Conservação da Energia e MRUA ou 2ª Lei de Newton e Torque:
35. no primeiro experimento foi calculado a aceleração por meio da fórmula:
36. A =(m)/( m+M+ u/2).g
37. Sabendo que o bloco sobe o trilho possui massa M e o pendurado no fio m e a roldana u utilizando conservação de energia e estabelecendo que v0 =0 e que ∆x é o próprio h ou seja a altura temos que:
38. Ei =E F
39. mgh = ½Mv²+½mv²+½Iw² I=½MR²
40. mgh = ½(M=m)v²+½ u/4 v²
41. mgh = ½(M+m+½u)v²
42. v²= (2mgh)/(M+m+u/2)
43. utilizando agora as equações de movimento a aceleração constante:
44. v² = v0² + 2a∆x
45. então temos que:
46. (2mg∆x)/(M+m+u/2) = 2a∆x
47. a = [(m)/(M+m+u/2)]g
48. No primeiro momento, foi realizado um procedimento experimental, em que foi medida a distância entre os cinco sensores, e consequentemente, calculada a aceleração do corpo.
49. No procedimento físico 1, deve-se calcular a aceleração através da fórmula:
50. a = 2/( t1+t2)*( Δ x2/t2−Δ x1/t1)
51. No procedimento físico 2, e 3 onde a rampa sofreu uma inclinação, a aceleração do carro foi calculada por meio da fórmula:
52. a = g sin (α)
53. Pt = m.a
54. Psen α = ma
55. mg sen α = ma
56. a = g sen α
57. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
58. No procedimento experimental foi seguido rigorozamente todo o roteiro disponibilizado pelo professor .
59. APRESENTAÇÃO DOS DADOS
60. Foi posicionado o carro com haste de disparo dos sensores, voltada para o primeiro sensor, E em seguida ligamos a unidade geradora de fluxo de ar.
61. Em seguida executamos o lançamento do carro com as mãos, a uma velocidade baixa, comforme pedido no roteiro.
62. Foi observado os tempos de passagem do carro entre os sensores e verificamos se o carro estava a acelerando ou desacelerando ao longo do seu movimento. E estes foram os dados encontrados. E os cálculos da aceleração estão na analise de dados.

1. CONCLUSÃO

Este relatório visa descrever o experimento realizado no Laboratório de Física, em que se estudou os movimentos retilíneos, a partir da análise de grandezascomo velocidade, espaço, tempo e aceleração. Para a realização de tal experimento, utilizou-se um carrinho que deslizava sobre um trilho de ar (no qual se pode considerar o atrito comodesprezível), que continha sensores para detectar o tempo levado pelo carrinho para percorrer o certo espaço. Além disso, o experimento foi realizado tanto com o trilho na horizontal, como com o trilhoinclinado. Com este aparato, foi possível recolher os dados para a análise das grandezas citadas e, assim, classificar o tipo de movimento.

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