física-energia

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<p>GOVERNO DO ESTADO DO AMAPÁ</p><p>UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPÁ</p><p>CURSO DE ENGENHARIA AMBINTAL</p><p>DISCIPLINA: FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL I</p><p>PROFESSOR: CARLOS</p><p>ACADÊMICOS:</p><p>TURMA:</p><p>EXPERIMENTAL LABORITORIAL: ENERGIA</p><p>MACAPÁ, 2015</p><p>ENERGIA</p><p>Energia é algo de importância vital na natureza. No entanto, não é fácil defini-la. A energia já foi confundida com força e com o próprio movimento; o ser humano a conhece desde há muito tempo e faz uso das mais variadas formas de energia, como a térmica, a eólica ou a elétrica, mas a descrição de suas características é a percepção de que essas categorias são todos os tipos diferentes da mesma grandeza que só ocorreu no século XIX.</p><p>Conceituamos energia, formal e genericamente, como a capacidade de um sistema físico realizar trabalho. Mas esse enunciado não diz muito. Certo é que a energia atua como agente de todas as transformações.</p><p>Características:</p><p>· A quantidade que chamamos energia pode ocorrer em diversas formas. Energia pode ser transformada, ou convertida, de uma forma em outra (conversão de energia)</p><p>· Cada corpo e igualmente cada "sistema" de corpos contém energia. Energia pode ser transferida de um sistema para outro (transferência de energia)</p><p>· Quando a energia é transferida de um sistema para outro, ou quando ela é convertida de uma forma em outra, a quantidade de energia não muda (conservação de energia)</p><p>· Na conversão, a energia pode transformar-se em energia de menor qualidade, não aproveitável para o consumo. Por isso, há necessidade de produção de energia para apesar da lei de conservação. Dizemos que a energia se degrada (degradação de energia)</p><p>A conservação de energia mecânica</p><p>Uma força é chamada conservativa, quando pode devolver o trabalho realizado para U vencê-la. Desse modo, o peso de um corpo e a força elástica são exemplos desse tipo de força. No entanto, a força de atrito cinético, que não pode devolver o trabalho realizado para vencê-la, é uma força não-conservativa ou dissipativa (ocorre degradação da energia mecânica).</p><p>Isso quer dizer que, em um sistema no qual só atuam forças conservativas (sistema conservativo), a energia mecânica (Em) se conserva, isto é, mantém-se com o mesmo valor em qualquer momento, mas alternando-se nas suas formas cinética e potencial (gravitacional ou elástica).</p><p>MATERIAIS:</p><p>01 colchão de ar</p><p>01 carro com dois pinos</p><p>01 suporte com mola</p><p>12 massas acopláveis de 50g</p><p>01 unidade geradora de fluxo</p><p>01 mangueira com conexões rápidas</p><p>01 cronômetro digital microcontrolado</p><p>01 suporte M3 com ímã</p><p>01 suporte M3 com ferrite</p><p>01 bobina e suporte</p><p>02 réguas com 10 div (cerca)</p><p>04 elásticos ortodônticos</p><p>02 sensores fotoelétricos</p><p>01 balança com resolução em gramas.</p><p>PROCEDIMENTO:</p><p>Primeiramente deve-se observar o nível para certificar se o equipamento estava nivelado, o nível é colocado em cima do equipamento. A importância de verificar o nivelamento se dá pelo fato de este acabar tendo influência de forças externas em cima do movimento do carrinho, o que acarretaria em posteriores alterações no devido resultado.</p><p>Outro problema que acontece, por influência do próprio equipamento, é a saída de ar dos pequenos buracos em sua superfície, que por vezes, acaba sendo diferente. Este ar liberado produz uma força vetorial de baixo para cima que acaba movimentando o carrinho.</p><p>O experimento é feito colocando uma energia inicial (não gera problema no experimento se for feito de modo manual) que pode ser aplicada comprimindo a mola.</p><p>Em seguida, é determinada uma variação de distância considerada no momento em que o carrinho estiver passando.</p><p>O tempo em que o carrinho percorrer a distância entre os dois sensores é marcado no cronômetro. Através dessa distância, é aplicada a fórmula para encontrar a velocidade do carrinho.</p><p>Durante o experimento um ponto importante foi a marcação do tempo em várias anotações, para que a proximidade do real tempo seja a maior possível, esta marcação é feita até se tornar perceptível a perca de velocidade do carrinho (quando ele passa a movimentar-se apenas com o vento do próprio equipamento).</p><p>OS CÁLCULOS FORAM FEITOS DA SEGUINTE FORMA:</p><p>1º passo: dividir as grandezas iniciais (∆x e ∆t) para achar a velocidade do carro e com isso dar início aos cálculos da energia cinética, constante elástica e a deformação da mola.</p><p>2º passo: calculamos a velocidade utilizando a distancia entre os sensores e dividimos pelo tempo que o carro levou para percorrer essa distancia. Iremos fazer isso através dos 5 tempos marcados no cronometro digital, onde em cada tempo iremos calcular uma velocidade através dessa formula V= .</p><p>3º passo: agora podemos calcular as energias cinéticas utilizando a massa do carro e cada velocidade encontrada no calculo anterior usando essa formula K= .</p><p>4º passo: com as energias cinéticas encontradas, agora vamos calcular as constantes elásticas utilizando três grandezas que são: massa do carro, velocidade e a compressão da mola que é de 0,017 metros que nos foi informada pelo professor durante a aula prática. Vamos utilizar essa formula K= .</p><p>5º passo: após todo esse processo, podemos finalmente calcular a deformação da mola através dessa fórmula X=v.</p><p>RESULTADOS:</p><p>Calculo da velocidade</p><p>V0= => = 0,354 m/s</p><p>V1= => = 0,334 m/s</p><p>V2= => = 0,240 m/s</p><p>V3= => = 0,194 m/s</p><p>V4= => = 0,160 m/s</p><p>V5= => = 0,127 m/s</p><p>Calculo da energia cinética</p><p>K0= => = 0,014 J</p><p>K1= => = 0,012 J</p><p>K2= => =0,006 J</p><p>K3= => =0,004 J</p><p>K4= => = 0,002 J</p><p>K5= => = 0,001 J</p><p>Calculo da constante elástica</p><p>K0= => => = 96 N/m</p><p>K1= => => = 86 N/m</p><p>K2= => => = 44 N/m</p><p>K3= => => = 27 N/m</p><p>K4= => => = 17 N/m</p><p>K5= => => = 10 N/m</p><p>Calculo da deformação da mola</p><p>X0=v => 0,354x => 0,354x = 0,015 m</p><p>X1=v => 0,334x => 0,334x = 0,014 m</p><p>X2=v => 0,240x => 0,240x = 0,016 m</p><p>X3=v => 0,194x => 0,194x = 0,017 m</p><p>X4=v => 0,160x => 0,160x = 0,018 m</p><p>X5=v => 0,127x => 0,127x = 0,018 m</p><p>Após obtermos todos os resultados necessários podemos montar a seguinte tabela com os principais valores, e com isso montar o gráfico da energia cinética em função do tempo.</p><p>V</p><p>K</p><p>t</p><p>x</p><p>V0= 0,354 m/s</p><p>K= 0,014 J</p><p>t0= 1,254 s</p><p>x0= 0,015</p><p>V1= 0,334 m/s</p><p>K= 0,012 J</p><p>t1= 1,331 s</p><p>x1= 0,014</p><p>V2= 0,240 m/s</p><p>K= 0,006 J</p><p>t2= 1,850 s</p><p>x2= 0,016</p><p>V3= 0,194 m/s</p><p>K= 0,004 J</p><p>t3= 2,283 s</p><p>x3= 0,017</p><p>V4= 0,160 m/s</p><p>K= 0,002 J</p><p>t4= 2,781 s</p><p>x4= 0,018</p><p>V5= 0,127 m/s</p><p>K= 0,001 J</p><p>t5= 3,483 s</p><p>x5= 0,018</p><p>t (s)</p><p>k (J)</p><p>PERDA DE ENERGIA (%)</p><p>K => = 85,71%</p><p>K => = 42,85%</p><p>K => = 28,57%</p><p>K => = 14,28%</p><p>K => = 7,14%</p><p>A atuação do tempo que o carro levou para ir e voltar aos sensores influenciou diretamente no calculo da velocidade nos diferentes tempos marcados, e isso resultou também nos diferentes resultados dos cálculos de energia cinética, constante elástica e deformação da mola. Isso também é observado no calculo de percentagem da perda de energia que K sofreu durante o processo.</p><p>CONCLUSÃO</p><p>O experimento colocado em prática no laboratório de física nos possibilitou melhor percepção e entendimento da aplicação e transformação de energia conservativa em um meio, experimento que consistia no movimento de um corpo sob uma superfície sem atrito e sob a ação de forças constantes onde foram aplicadas leis de Newton, conservação de energia e movimento à aceleração constante.</p><p>REFERÊNCIA</p><p>Livro: Física volume 1, de Kazuhito e Fuke. capítulo 15, pg 279.</p><p>Energia cinética em função do tempo</p><p>Colunas1	1.254	1.331	1.85	2.2829999999999999	2.7810000000000001	3.4830000000000001	1.4E-2	1.2E-2	6.0000000000000001E-3	4.0000000000000001E-3	2E-3	1E-3	image1.png</p>