Estudo da Conservação da Energia Mecânica

Faculdade de Engenharia e Arquitetura – FEAU

Engenharia Civil
Física Experimental Il

Experimento 3
Estudo da conservação da energia

1. Objetivo

Estudo da conservação da energia mecânica de um sistema.

2. Fundamentos Teóricos
A energia mecânica Emec de um sistema é a soma da energia potencial U do sistema com a energia cinética K dos objetos que compõem o sistema:
Emec = K + U
Quando uma força conservativa realiza um trabalho W sobre um objeto dentro de um sistema isolado (desconsiderando forças de atrito e de arrasto), essa força é responsável por uma transferência de energia entre a energia cinética K do objeto e a energia potencial U do sistema.
A variação ΔK da energia cinética é:
ΔK = W
A variação ΔU da energia potencial é:
ΔU = -W
Combinando as equações, temos:
ΔK = - ΔU
Em palavras, uma dessas energias aumenta exatamente da mesma quantidade que a outra diminui.
Em um sistema isolado, onde apenas forças conservativas causam variações de energia, a energia cinética e a energia potencial podem variar, mas sua soma, a energia mecânica Emec do sistema, não pode variar.

3. Materiais utilizados:

Rampa de lançamento
Esfera metálica
Fio de prumo
Papel manilha
Papel carbono
Balança (Precisão de 0,01 g)
Trena (Precisão de 1 mm)

4. Procedimento Experimental A rampa de lançamento foi apoiada sobre uma mesa, na extremidade da rampa estava atado o fio de prumo. Sobre o solo foi colocada uma folha de papel manilha e, sobre ela, uma folha de papel carbono.

Figura 1: Objetos esquematizados para a realização do experimento.

Determinou-se um ponto de lançamento na rampa e, a partir deste ponto, a esfera metálica foi solta 20 vezes.
Toda a vez que foi solta, a esfera deslizou pela rampa e caiu sobre o papel carbono. O impacto fez com que a tinta do papel carbono deixasse marcas no papel manilha que estava abaixo.
Considerando a posição do prumo, foi marcado um ponto no papel, chamado ponto