RELATORIO DE AULA PRATICA - FISICA GERAL E EXPERIMENTAL - ENERGIA

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SISTEMA DE ENSINO 100% ONLINE
ENGENHARIA MECÂNICA
DAVI AUGUSTO CRESPO
FISICA GERAL E EXPERIMENTAL - ENERGIA
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Roteiro de Aula Prática 
apresentado a Universidade 
UNOPAR como requisito para 
obtenção de média para a disciplina 
de FISICA GERAL E 
EXPERIMENTAL - ENERGIA.
Tutor(a) à Distância: Matheus Henrique Segre
FISICA GERAL E EXPERIMENTAL - MECANICA
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Princípio da Conservação da Energia 
Estática - Balança de Prato
Hidrostática 
Dilatômetro 
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RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA - FÍSICA GERAL E 
EXPERIMENTAL: ENERGIA 
INTRODUÇÃO: 
Atividades práticas realizadas em ambiente virtual por meio de 
Software da ALGETEC Laboratórios Virtuais. No quais se teve a 
possibilidade de operar os equipamentos do Laboratório Virtual para 
investigar os seguintes conceitos: 
• Princípio de Conservação de Energia - Movimento de Rolamento: Dois
cilindros com características diferentes foram submetidos a um movimento
de translação com rotação em um plano inclinado. Durante a realização
da atividade, utilizamos um multicronômetro digital conectado a um sensor
para registrar a velocidade de translação dos dois cilindros de aço (um
oco e um maciço). Com os dados obtidos, calculamos grandezas como a
velocidade angular, o momento de inércia, a energia cinética de
translação, a energia cinética de rotação e a energia potencial
gravitacional para cada um dos objetos testados.
• Estática - Balança de Prato: Este experimento foi utilizado para
investigar as condições de equilíbrio de corpos rígidos. Utilizamos uma
balança de prato com um contrapeso móvel para obter dados de distância
ao eixo de aplicação de forças. Isso nos permitiu calcular a massa dos
objetos usados para causar uma força de rotação na balança.
• Hidrostática - Empuxo: Neste experimento prático virtual, validamos a
hipótese científica do “empuxo”, também conhecida como o princípio de
Arquimedes. Verificamos a força que os líquidos exercem nos sólidos e
calculamos uma característica específica de um material: o volume.
Utilizamos um dinamômetro e alguns materiais auxiliares para isso.
• Dilatômetro: Para este experimento, utilizamos materiais metálicos
(cobre, latão e aço), um bico de Bunsen para alterar a temperatura desses
materiais, um termômetro para registrar as mudanças e um relógio
comparador para coletar os dados das alterações sofridas pelos materiais
durante o experimento. Em seguida, realizamos os cálculos para validar
os dados coletados.
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ATIVIDADE 01 -
PRINCÍPIOS DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA
PROCEDIMENTOS REALIZADOS: 
1. Acessado plataforma online da ALGETEC.
2. Iniciado o Experimento Virtual “Princípio da Conservação da Energia”.
3. Posicionado o nível bolha sobre o plano inclinado e nivelado a base.
4. Ajustado o sensor para a posição 300 mm na régua.
5. Regulado a inclinação da rampa para 20º por meio do fuso elevador.
6. Conectado a fonte de energia do multicronômetro na tomada.
7. Conectado o cabo do sensor na porta S0 do multicronômetro.
8. Ligado o multicronômetro.
9. Selecionado o idioma português do multicronômetro.
10. Selecionado a função “F2 VM 1 SENSOR”.
11. Inserido a informação da largura do corpo de prova, igual à 50 mm.
12. Posicionado o cilindro oco próximo ao bloco de madeira
13. Soltado o botão do mouse para que o cilindro iniciasse o movimento.
14. Verificado o valor da velocidade linear apresentado no sensor e
anotado as informações na tabela.
15. Repetido os passos 12 a 14 mais duas vezes.
16. Resetado o multicronômetro e repetido os passos 10 a 15 deste
experimento com o cilindro maciço.
17. Coletado os dados de dimensão e massa dos cilindros.
18. Preenchido as tabelas 01, 02 e 03 (em anexo) com as grandezas
solicitadas através dos cálculos com os dados medidos.
19. Comparado os valores da Energia Potencial Gravitacional Inicial e da
Energia Cinética Total.
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Após realizado procedimentos 12 a 14 no experimento três vezes para 
cada objeto, foi possível encontrar a média dos seguintes dados: 
Velocidade Linear (m/s) Cilindro Oco Cilindro Maciço 
Descida 1 0,055 m/s 0,049 m/s 
Descida 2 0,057 m/s 0,050 m/s 
Descida 3 0,055 m/s 0,049 m/s 
Média 0,055 m/s 0,049 m/s 
Dados dos cilindros: 
Especificações Cilindro Oco 
Massa (kg) 0,110 kg 
Diâmetro interno (m) - 0,4 
Diâmetro externo (m) 0,5 
Cilindro Maciço 
0,300kg 
-
0,5 mm 
Sabendo que o cilindro foi solto da posição inicial 60 mm, e 
utilizando as devidas fórmulas foram encontrados os seguintes dados: 
Grandezas
Momento de Inércia (kg.m²)
Velocidade Linear Média (m/s) 
Velocidade Angular (rad/s) 
Energia Cinética de Translação(J)
Energia Cinética de Rotação (J)
Energia Cinética Total (J) 
Energia Potencial Gravitacional Inicial (J) 
Diferença percentual entre a Energia 
Cinética Total e a Energia Potencial 
Inicial em relação a esta (J) 
Cilindro Oco
0,000056375 kg.m² 
0,05 m/s
0,2578 rad/s
0,001375 j
0,000001608 j
0,0001391 j
0,126 j
99,999%
Cilindro Maciço 
0,00009375 kg.m² 
0,049 m/s 
0,196 rad/s
0,2145 j 
0,000001792 j
0,000393 j
0,2138 j
99,999%
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CONCEITUANDO A DIFERENÇA EXISTENTE ENTRE OS VALORES 
DA ENERGIA POTENCIAL INICIAL E A ENERGIA CINÉTICA TOTAL NO 
MOMENTO EM QUE OS CILINDROS PASSAM PELO SENSOR: 
A diferença ocorre devido as variações na energia total e a conversão da 
energia em diferentes formas durante o movimento. A energia potencial inicial é a 
energia associada à posição de um objeto em relação a algum ponto de 
referência, ela depende da altura do objeto em relação a esse ponto de referência e 
outros fatores Já a energia cinética, por outro lado, é a energia associada ao 
movimento de um objeto, ela depende da massa do objeto e de sua velocidade. 
Quando o cilindro é solto no ponto mais alto do plano elevado e começa a 
rolar, sua energia potencial inicial é convertida em energia cinética à medida que 
ele ganha velocidade. A energia potencial diminui à medida que a altura diminui, 
enquanto a energia cinética aumenta à medida que a velocidade aumenta. No 
ponto mais baixo de sua trajetória, toda a energia potencial inicial é convertida em 
energia cinética máxima. 
No entanto, se houver perda de energia durante o movimento, seja devido ao 
atrito, colisões com outros objetos ou outros fatores, a energia total do sistema não 
será totalmente conservada. Isso significa que a energia cinética total medida no 
sensor considerando o mesmo como o ponto mais baixo da trajetória pode ser menor 
do que a energia potencial inicial. A diferença entre esses valores representa a 
quantidade de energia perdida durante o movimento. 
Portanto, a diferença entre os valores da energia potencial inicial e a energia 
cinética total está relacionada à conservação de energia e às possíveis perdas 
de energia durante o movimento do objeto. 
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ATIVIDADE 02
ESTÁTICA - BALANÇA DE PRATO
PROCEDIMENTOS REALIZADOS: 
1. Acessado a plataforma online da ALGETEC.
2. Acessado o Experimento Virtual “Estática – Balança de Prato”.
3. Verificado e anotado os dados de massa do prato.
4. Verificado e anotado a massa o contrapeso.
5. Posicionado um corpo de prova sobre o prato da balança.
6. Ajustado o contrapeso até obter o equilíbrio.
7. Anotado as distâncias do peso e do contrapesoaté o pivô da
balança.
8. Repetido os procedimentos para os outros três corpos de prov
9. Calculado a massa de cada corpo de prova utilizando a condição de
equilíbrio de momentos.
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CONDIÇÃO ORIGINAL. 
- Peso do prato = 200 g P = 0,2 x 10 = 2 N
- Peso do contrapeso = 500 g P = 0,5 x 10 = 5 N
- Distância do prato ao eixo de rotação = 14,5 cm = 0,145 m
- Distância do contrapeso ao eixo de rotação = 28,3 cm = 0,283 m
MB(Contrapeso) = F x d para MA = MB 
0,29 = 5 x d 
d = 0,29/5 = 0,058 m = 5,8 cm 
MA(Prato) = F x d 
MA(Prato) = 2 x 0,145 
MA = 0,29 Nm 
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Aproximando o contrapeso do eixo de rotação a uma de distância de 
5,8cm, o sistema estará em equilíbrio. 
DESCOBRINDO A MASSA DOS PESOS DE PROVA. 
Inserindo os pesos e equalizando o sistema deslizando o contrapeso e 
medindo a sua distância até o eixo de rotação. 
1) Peso corpo de prova 01→Distância do contrapeso ao eixo = 10,1cm = 0,101m
MB(Contrapeso) = F x d
MB(Contrapeso) = 5 x 0,101
MB = 0,505 Nm
Para MB = MA
MA = F x d
0,505 = F x 0,145
F = 0,505/0,145 +/ - 3,45 N-2N (Prato) +/- 1,48 N
1,48 N / 10 (aceleração) = 0,148 Kg
2) Peso corpo de prova 2 → Distância do contrapeso ao eixo= 8,7cm = 0,087m
MB(Contrapeso) = F x d
MB(Contrapeso) = 5 x 0,087
MB = 0,435 Nm
Para MB = MA
MA = F x d
0,435 = F x 0,145
F = 0,435/0,145 +/- 3N - 2N(Prato) +/- 1 N
1 N / 10 (aceleração) = 0,100 Kg
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3) Peso corpo de prova 03 → Distância contrapeso ao eixo = 7,8cm = 0,078 m
MB(Contrapeso) = F x d
MB(Contrapeso) = 5 x 0,078
MB = 0,390 Nm
Para MB = MA
MA = F x d
0,390 = F x 0,145
F = 0,390/0,145 +/ - 2,69N - 2N(Prato) +/- 0,69N
0,69N / 10 (aceleração) = 0,069 Kg
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4) Peso corpo de prova 04 → Distância contrapeso ao eixo = 7,2cm = 0,072 m
MB(Contrapeso) = F x d
MB(Contrapeso) = 5 x 0,072
MB = 0,360 Nm
Para MB = MA
MA = F x d
0,360 = F x 0,145
F = 0,360/0,145 +/ - 2,48 N - 2N (Prato) +/- 0,48N
0,48N / 10 (aceleração) = 0,048 Kg
5) Soma da massa todos corpos prova = 565g → P = m x a = 0,565 x 10 = 5,65N.
Razão entre o peso dos corpos prova e a distância contra peso ao eixo de rotação
para equilibrar o sistema:
MA = F x d
MA = 5,65 x 0,145
MA = 0,82 Nm
Para MA = MB
MB = F x d
0,82 = 5 x d
D = 0,82/5 = 0,164m
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CONCEITUANDO OS FUNDAMENTOS APLICADOS: 
Em um sistema onde o contrapeso tem massa menor do que o peso 
medido, a distância do contrapeso até o eixo de rotação é mais longa. Já 
quando o contrapeso possui massa maior que o peso medido, a distância 
deste até o eixo de rotação é mais curta. Essa razão entre pesos e 
distância pode ser descrita como momento da força aplicada em relação ao 
centro de gravidade, que neste caso é o eixo da balança. Quanto mais 
distante deste ponto maior será a força aplicada pelo contrapeso, podendo-
se assim obter ponto de equilíbrio mesmo quando a massa do objeto a ser 
medido for maior do que a massa do próprio contrapeso. Essa força 
aplicada vai sendo reduzida conforme o contrapeso se aproxima do eixo e 
aumenta conforme ele se distancia. 
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ATIVIDADE 03
HIDROSTÁTICA EMPUXO
PROCEDIMENTOS REALIZADOS: 
1. Acessado a plataforma online da ALGETEC.
2. Acessado o Experimento Virtual “Hidrostática”.
3. Colocado o cilindro sobre a mesa.
4. Calibrado o dinamômetro.
5. Posicionado o cilindro embaixo do recipiente transparente e anote o valor
mostrado pelo dinamômetro.
6. Levantado o dinamômetro
7. Posicionado o béquer embaixo do dinamômetro.
8. Baixado novamente o dinamômetro e anotado o novo valor mostrado p ele.
9. Calculado o Empuxo atuando sobre o cilindro.
10. Calculado o volume do cilindro e comparado com o valor dado.
11. Utilizado a pisseta para encher de água o recipiente transparente acima
do cilindro, anotado o novo valor de força indicado pelo dinamômetro.
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Imagens do experimento: 
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Conclusão: 
Após inserido o cilindro em baixo do recipiente no dinamômetro 
podemos verificar que a resultante do seu peso é 0,9091N e ao ser 
mergulhado na água sofre uma força de mesma direção porém em sentido 
contrário denominada empuxo, alterando sua resultante para 0,4184N. Ou 
seja, realizando comparações entre e tais resultados podemos entender que 
esta força que fez reduzir o peso do cilindro é o empuxo. Em termos 
matemáticos o cálculo do modulo da força que provocou a diminuição de 
peso ira ser:
Pfcl= peso aparente do cilindro fora do liquido 
Pdcl=peso aparente do cilindro dentro do liquido 
E = Pfcl - Pdcl 
E = 0,9091N - 0,4184N 
E= 0,4907N 
Volume deslocado: 
Volume deslocado é a quantidade do líquido que um corpo desloca 
ao ser imerso no mesmo. Este volume deslocado é igual ao volume do 
corpo que é submerso. Bem como podemos observar esse princípio em 
nosso experimento, quando descemos o cilindro dentro da solução aquosa 
contida no béquer.
Sabendo também que o sentido do empuxo é de baixo para cima na 
direção vertical podemos definir matematicamente o princípio de 
Arquimedes, sendo que o mesmo resulta na equação que descreve a força 
de empuxo e a relação deste fenômeno com o volume aquoso a ser 
deslocado, conforme podemos observar abaixo:
E=df.Vf.g
Onde:
"E" é o empuxo
"df" é a densidade do fluido;
"Vf" é o volume deslocado;
"g" é a aceleração da gravidade.
Podemos afirmar que a força de empuxo não depende da densidade 
do corpo será que submerso no líquido. Porém o volume deslocado faz uma 
relação entre a densidade do fluido no qual o corpo sólido será submerso e 
a densidade do próprio sólido. Este valor pode só ser usado para verificar 
se o corpo irá afundar, flutuar ou entrar em equilíbrio com o fluido.
Assim temos três definições quanto a densidade, se a densidade do 
solido é maior que a do fluido o corpo ira afundar, se for menor vai flutuar se 
for igual ira estar em equilíbrio parado. Portanto o volume deslocado 
depende da relação entre a densidade do fluido aquoso e do corpo a ser 
submerso.
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CONCEITUANDO OS PRINCIPIOS DO EXPERIMENTO :
Neste experimento podemos analisar o conceito da força de empuxo e 
seus princípios de atuação em objetos sólidos quando submersos em soluções 
aquosas. Após uma análise mais aprofundada sobre alguns dos princípios 
atuantes neste experimento podemos verificar também sobre como o volume do 
corpo submerso está diretamente ligado ao volume deslocado do líquido aquoso, 
e o quanto que as características de densidade do material sólido e aquoso 
influenciam neste processo.
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ATIVIDADE 04 - 
DILATOMETRO 
PROCEDIMENTOS REALIZADOS: 
1. Acessado a plataforma online da ALGETEC.
2. Acessado o Experimento Virtual “Dilatômetro”.
3. Selecionado o corpo de prova de cobre com 500 mm de comprimento.
4. Medido sua temperatura inicial e anotado.
5. Movido o corpo de prova para a base.
6. Arrastado o batente até a posição zero da escala.
7. Travado o batente.
8. Zerado o relógio comparador.
9. Ligado o sistema de aquecimento (a chama do bico de Bunsen).
10. Aguardado até que a temperatura final de aquecimento se
estabilizasse.
11. Anotado a temperatura final.
12. Anotado a variação de comprimento do corpo de prova mostrada no
relógio comparador.
13. Desligado a chama e mover o corpode prova para a mesa.
14. Repetido os passos anteriores com os cilindros de latão e aço.
Após o procedimento foi construído uma tabela contendo todos os 
dados obtidos. Calculado o coeficiente de dilatação linear de cada material. E 
validado o resultado do cálculo comparando os valores obtidos com os valores 
encontrados.
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IMAGENS DO EXPEIMENTO: 
MATERIAL T0(°C) DL(mm) ∆T (°C) α (°C^-1) 
COBRE 25,1° 0,061 73,6° 0,000016°C 
LATÃO 25,2° 0,070 73,5° 19 × 10^-6 °C^- 1.
AÇO 25,2° 0,039 73,5° 12 x 10^-6 °C
VALIDANDO RESULTADOS: 
 A dilatação linear de um objeto é calculada usando a fórmula: ΔL = α * L * ΔT
Onde: 
ΔL é a variação no comprimento do objeto, 
α é o coeficiente de dilatação linear do material, 
L é o comprimento inicial do objeto, e 
ΔT é a variação de temperatura. 
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Tubo de cobre: coeficiente de dilatação linear do 0,000016 por grau 
Celsius. A variação de temperatura é calculada como a diferença entre a 
temperatura final e a temperatura inicial: 
ΔT = Tfinal - Tinicial = 98,7 °C - 25,1 °C = 73,6 °C 
Aplicando a fórmula fórmula temos: 
ΔL = (0,000016 1/°C) * (500 mm) * (73,6 °C) 
= 0,061 mm 
Então temos que a dilatação linear do tubo de cobre é de 0,061 mm, 
validando assim nosso experimento com este material. 
Tubo de latão: O coeficiente de dilatação linear do latão varia 
dependendo da composição específica do material, mas um valor comum é 
aproximadamente 19 × 10^-6 °C^-1. 
ΔL = α * L0 * ΔT 
onde: 
ΔL é a variação de comprimento, 
α é o coeficiente de dilatação linear, 
L0 é o comprimento inicial do tubo, e 
ΔT é a variação de temperatura. 
Aplicando os valores encontrados, temos: 
ΔL = (19 × 10^-6 °C^-1) * (500 mm) * (98.7 °C - 25.2 °C) 
Calculando essa expressão: 
ΔL ≈ (19 × 10^-6) * (500) * (73.5) 
≈ 0.068775 mm 
Portanto, a dilatação linear do tubo de latão é aproximadamente 
0.068775 mm, utilizando uma margem de erro do equipamento ou operação, 
bem como considerando que a composição do material pode ter variações, 
podemos tratar como válido o experimento. 
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Tubo de aço: Para calcular a dilatação linear do tubo de aço, 
precisamos conhecer o coeficiente de dilatação linear do aço. No entanto, 
esse coeficiente pode variar dependendo da composição específica do aço. 
Utilizando um valor médio aproximado para o coeficiente de dilatação linear 
do aço, que é de aproximadamente 12 x 10^-6 por grau Celsius. 
Substituindo os valores na fórmula, temos: 
ΔL = (12 x 10^-6) * (500 mm) * (98.7 - 25.2) 
ΔL ≈ (12 x 10^-6) * (500 mm) * (73.5) 
ΔL ≈ 0.036 mm 
Portanto, a dilatação linear do tubo de aço é aproximadamente 0.036 
mm. Esse valor é ligeiramente diferente do valor de variação de
comprimento registrado em 0.039 mm, o que pode ser devido a uma
aproximação utilizada no coeficiente de dilatação linear.
CONCEITUANDO OS PRINCÍPIOS DO EXPERIMENTO: 
Podemos observar que ao submeter alguns tipos de materiais a uma 
variação de temperatura, ocorre uma alteração em suas caraterísticas que 
influencia diretamente no seu tamanho, comprimento, volume e demais 
características relacionadas ao mesmo. Tais informações são de estrema 
importância para saber como tal material se comporta quando submetido a 
determinadas circunstâncias. 
CONCLUSÃO: 
Os experimentos mostraram de forma prática algumas aplicabilidades 
de alguns conceitos de física bem como aprofundaram mais o conhecimento 
sobre aspectos específicos de cada material, tal como como o quanto sua 
forma e distribuição de massa influenciam em relação ao conceito de 
conservação de energia, bem como as forças necessárias para que um 
movimento ocorra e as resultantes dos diversos tipos de movimento.
Mostrou também como que algumas leis da física agem diretamente 
sobre as forças aplicadas em objetos quando submetidos a diferentes 
meios, a exemplo da força de empuxo, gravidade, etc. Apresentou como 
podemos realizar variações das forças aplicadas sobre os objetos de forma 
a aumentar ou diminuir sua influência sobre outra força por meio da 
aplicação destas em distâncias relativas ao eixo de rotação e também como 
as variações de temperatura influenciam nos materiais. 
Tais conceitos estão presentes em nosso mundo e são aplicados no 
nosso dia a dia mesmo que não percebamos, seja na movimentação de um 
veículo, a flutuação de um objeto na água, utilização de um sistema de 
alavanca, etc. Estudar tais situações se faz necessário para que 
entendamos melhor como podemos utilizar de forma mais eficiente os 
materiais e ambientes que em que estamos expostos. 
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