Fisica experimental 1 - trabalho e energia

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Física experimental I

Aula: Trabalho e Energia.



1) Objetivo

Desenvolver um experimento no qual é possível medir diferentes formas de energia (potencial e gravitacional), comparar através da analise gráfica e numérica esse valores de energia e obsevar o “Teorema da Conservação de Energia”.




2) Descrição do sistema experimental.

O sistemaexperimental constitui de um trilho de ar em formato de v invertido, um objeto em formato de v invertido (“carinho”), um centelhador, uma fita termosensível, uma polia, um fio e um objeto de massa(m).

O trilho em formato de v invertido contém pequenos furos pelo qual sai ar presurizado de tal forma que cria uma cama de ar. Devido a isso ao se colocar um objeto com massa de aproximadamente 220,0 (g)sobre esse trilho, o objeto flutua. Assim é eliminado o contato entre o objeto e o trilho de ar. Logo o atrito entre o objeto (“carinho”) sobre o trilho e o trilho de ar é eliminado.

O fio (um linha de algodão) tem como característica visual e física a inestensibilidade e tem massa desprezível, logo, trata-se de um fio ideal.

A polia tem massa 14,2(g), menos de 6% da massa dosistema considerado, o que nos leva afirma que ela pode ser considerada uma polia ideal.

Um centelhador com frequência de 60 Hz será utilizado para marcar a fita. A fita termosensível será colocada paralelamente à reta do trilho e de tal forma que o “carrinho” ao deslizar sobre o trilho marcar a fita através de centelhos.

Esse “carrinho” será ligado ao objeto m através do “fioideal”. No experimento o “fio ideal” foi fixo em uma de suas extremidades ao “carrinho” de forma a passa pela polia e ser fixo sua outra extremidade ao objeto (m). (Veja figura).





No experimento o “carrinho” é colocado sobre o trilho de ar. O trilho de ar estar completametamente alinhado com a horizontal (de acordo com o nível de água). O fio ligado ao “carrinho” e a (m) é apoiado sobre apolia de modo de o corpo (m) fique a uma altura h=51 (cm) da superfície do piso.



3) Modelo Físico ( teórico).



No instante t=0 (s) m é abandonado de uma altura h=51cm. Nesse instante agem sobre o “carrinho” e “m” as seguintes forças:



|Tabela 1 de forças - “Carrinho”|
|Forças |Módulo |Direção |Sentido |
|Pc(Peso “carrinho”) |Mg |Vertical |“P/ baixo” |
|Cn(Contato Normal) ||Pc| |Vertical|“P/ cima” |
|T(tração no “carrinho”) ||T| |Horizontal |“P/ polia” |




|Tabela 2 de forças - Objeto m |
|Forças |Módulo|Direção |Sentido |
|Pm(Peso m ) |mg |Vertical |“P/ baixo” |
|T' (tração em m) ||T'| |Vertical |“P/ cima” |Como o fio e polia são ideais, então, a aceleração a em m e no Carrinho é a mesma. Ainda por conserquência da idealidade do fio e da polia temos que o |T|=|T'|.

Aplicado a “Segunda lei de Newton” para esses corpos temos que:

-No carrinho:

|T|=M.|a|



- Em m:

|Pm|- |T|=m.|a|



Adicionando-se essas equações temos:

|Pm|=M|a|+m.|a|, logo,...
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