Portifólio Física Geral e Experimental - mecânica

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ALUNO
RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS
FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL - MECÂNICA
CIDADE
2024
ALUNO
RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS
FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL - MECÂNICA
Trabalho apresentado à Universidade ANHANGUERA, como requisito parcial para a obtenção de média semestral nas disciplinas norteadoras do semestre letivo.
Tutor (a): 
CIDADE
2024
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO	4
2 DESENVOLVIMENTO	5
2.1 Aula prática 1	5
2.2 Aula prática 2	9
2.3 Aula prática 3	14
2.4 Aula prática 4	21
3 CONCLUSÃO	26
 
1 INTRODUÇÃO
A física geral é uma área da física que estuda princípios e conceitos universais aplicáveis a diversas situações físicas. Ela utiliza teorias e leis físicas fundamentais para compreender e prever o comportamento da matéria e da energia.
A atividade proposta visa expandir conhecimentos na área da física, utilizando o laboratório virtual ALGETEC como ferramenta de apoio. Essa abordagem é fundamental para o desenvolvimento da aprendizagem, permitindo compreender que a velocidade indica como a posição de um objeto muda ao longo do tempo, e que a aceleração mede como a velocidade desse mesmo objeto varia com o tempo.
2. DESENVOLVIMENTO
2.1 ATIVIDADE PRÁTICA 1:
Através do Laboratório virtual Algetec, conseguimos coletar dados com diferentes tempos e trajetos utilizando uma esfera metálica que se move de forma relevante para o processo. Utilizando essa esfera, que se desloca em linha reta com velocidade constante, ou seja, com Movimento Retilíneo Uniforme (MRU), percorrendo distâncias iguais em intervalos de tempo iguais, podemos observar que não há alterações no movimento e na aceleração.
Os Movimentos Retilíneos Uniformes são comuns em várias situações do nosso cotidiano, como veículos em auto estradas e partículas em experimentos de física. Eles são relativamente fáceis de analisar matematicamente devido à constância da velocidade, o que nos ajuda a prever as posições futuras da esfera ou objeto em movimento. Desse modo, destaca-se alguns elementos que fazem parte do MRU:
· Velocidade Constante: A esfera mantém a mesma velocidade ao longo de todo o movimento. Isso implica que a aceleração é zero.
· Trajetória em Linha Reta: O movimento ocorre ao longo de uma linha reta, sem desvios ou curvas.
· Distâncias Iguais em Intervalos de Tempo Iguais: Em cada intervalo de tempo igual, a esfera percorre a mesma quantidade de espaço.
· Velocidade Média: A velocidade média da esfera ao longo de todo o movimento é igual à sua velocidade instantânea, já que a velocidade não muda.
Na equação do MRU, a posição da esfera em relação ao tempo pode ser descrita pela equação do MRU: X+ X0 + vT onde:
 x é a posição final;
 X0 é a posição inicial;
v é a velocidade e,
t é o tempo.
Desta forma, para encontrar a velocidade da esfera, calcula-se o coeficiente angular da reta que melhor se ajusta aos pontos do gráfico. Para tanto, pode-se usar o método dos mínimos quadrados para encontrar essa reta.
Nesse sentido, pode-se usar o Excel ou o Python com a biblioteca numpy, por exemplo. Assim, com os valores da velocidade, é possível construir outro gráfico, dessa vez da velocidade versus tempo.
Para encontrar a equação horária da posição, utiliza-se a equação do movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV): s = s0 + v0*t + (1/2)at^2
Como a aceleração do movimento é constante e igual à aceleração da gravidade (g = 9,81 m/s^2), é possível reescrever a equação da seguinte forma: 
s = s0 + v0*t + (1/2)gt^2.
Sabendo que, no momento em que a esfera é solta, a posição inicial (s0) é igual a zero, e que a velocidade inicial (v0) também é igual a zero, a equação horária da posição fica assim: s = (1/2)gt^2.
Substituindo o valor da aceleração da gravidade (g = 9,81 m/s^2) e convertendo a posição de milímetros para metros, tem-se: s = 4,905 x 10^-3 * t^2, que é a equação horária da posição para este movimento.
Para encontrar a velocidade da esfera a partir do gráfico, é necessário calcular a inclinação da reta tangente em cada ponto. A inclinação da reta tangente é igual à velocidade instantânea da esfera naquele ponto. Plotando esses valores no eixo y, é possível obter o gráfico da velocidade em função do tempo.
Assim, para obter a equação horária da posição para este movimento, é necessário encontrar a função que descreve a relação entre a posição da esfera e o tempo. Essa função é dada pela equação horária da posição: s = s0 + v0t + (1/2)at^2, onde:
s é a posição da esfera em um determinado instante;
 s0 é a posição inicial da esfera; 
v0 é a velocidade inicial da esfera;
 a é a aceleração da esfera e,
 t é o tempo decorrido desde o início do movimento.
Para cada descida, é possível encontrar a equação horária da posição utilizando os valores médios de tempo e posição para cada intervalo de 100mm. Nota-se, nesse ponto, que a aceleração no movimento da esfera é a aceleração da gravidade, que é constante e igual a 9,81m/s^2.
Com as equações horárias da posição disponíveis, é possível fazer previsões sobre a posição da esfera em qualquer instante durante o movimento, bem como determinar a velocidade e a aceleração em cada ponto.
.
	Posição de medida (mm)
	Tempo (s)
	0
	0
	18
	0,3
	36
	0,4
	54
	0,4
	72
	0,4
	90
	0,4
	108
	0,5
	126
	0,5
	144
	0,5
	162
	0,5
	180
	0,5
 PAGE 10
Os dados acima foram utilizados para a construção do seguinte gráfico:
Gráfico 1 - Espaço tempo
Fonte: do autor (2024)
Observa-se que o carrinho percorre uma distância de 180 mm durante um intervalo de tempo de aproximadamente 4,4s. Desse modo, para calcular a aceleração do carrinho, é necessário utilizar a equação da posição em função do tempo: x = xo + vot + ½.at2 onde:
x = posição final
xo = posição inicial (no caso, 0)
vo = velocidade inicial (no caso, 0) t = tempo
a = aceleração
Pode-se utilizar os pontos extremos do gráfico para determinar o tempo total de queda (t) e a distância percorrida (x):
x = 180 mm
t = 4,4s - 0,5s = 3,9 s
Substituindo esses valores na equação acima, tem-se: 180 = 0 + 0 * 3,9 + 1/2 * a * (3,9)2. 
Simplificando: a = 180 / (1/2 *15,2) = 23,7 mm/s2
Desse modo, a aceleração do carrinho durante a descida foi de 0,02 m/s2. Desse modo, é possível obter a equação horária da posição a partir da equação da velocidade média: = Δs / Δt onde:
v = velocidade média
Δs = variação da posição (180 mm)
Δt = variação do tempo (0,5s - 0s = 0,5s)
Substituindo os valores, tem-se: v = 0,180 / 0,5 = 0,4 m/s. É possível usar essa velocidade média para obter a equação horária da posição: x = xo + VT, onde:
 xo é a posição inicial, que é zero, e,
t é o tempo.
2.2 ATIVIDADE PRÁTICA 2
Dentre o Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV) é possível destacar elementos que consistem em movimento onde há uma aceleração constante e diferente de zero, em razão da velocidade do móvel variar uniformemente em um determinado intervalo de tempo. Assim, destacam-se:
· Aceleração Constante: A aceleração no MRUV é constante e pode ser representada pela letra "a". Ela pode ser positiva (aceleração) ou negativa (desaceleração).
· Equação de Velocidade: A velocidade de um objeto em MRUV é dada pela equação: V= V0 + aT, onde,
 v é a velocidade final; 
V0 é a velocidade inicial;
 a é a aceleração e,
 t é o tempo.
· Equação de Posição: A posição do objeto em relação a um ponto de referência em MRUV é dada pela equação: X+ X0 + v0T + ½ at2, 
onde,
x é a posição final;
 X0 é a posição inicial;
 v0T é a velocidade inicial;
a é a aceleração e,
 t é o tempo.
· Gráficos: Os gráficos de posição em função do tempo (X vs.T) e velocidade e função do tempo (V vs. T) em um MRUV, geralmente são representados como curvas não lineares devido à aceleração constante.
 
	
Posição de medida (mm)
	
Tempo (s)
	0
	3,1
	18
	2,2
	36
	3
	54
	3,9
	72
	0,5
	90
	2,4
	108
	4,5
	126
	3,7
	144
	5,3
	162
	8,1
	180
	6,8
Com esses dados, tem-se a geração do seguinte gráfico:
Gráfico 2 - Medida x tempo
Fonte: do autor (2024)
É possível observarque o carrinho percorre uma distância de 180mm durante um intervalo de tempo de aproximadamente 8,1s. Nessa perspectiva, para calcular a aceleração do carrinho, utiliza-se a equação da posição em função do tempo: x = xo + vot + 1/2 * a * t^2, 
onde:
 x = posição final
xo = posição inicial (no caso, 0) 
vo = velocidade inicial (no caso, 0)
t = tempo
a = aceleração
Utilizando os pontos extremos do gráfico para determinar o tempo total de queda (t) e a distância percorrida (x), tem-se:
x = 180 mm
t = 8,1 s - 0,5 s = 7,6 s
Substituindo esses valores na equação acima, tem-se: 180 = 0 + 0 * 7,6 + 1/2 * a * (7,6)^2
Simplificando: a = 180 / (1/2 * 7,6^2) = 3,33 mm/s^2
Portanto, a aceleração do carrinho durante a descida foi de 3,33 mm/s^2.
Agora, pode-se obter a equação horária da posição a partir da equação da velocidade média:
v = Δx / Δt onde:
v = velocidade média
Δx = variação da posição (180 mm)
Δt = variação do tempo (7,6 s - 0 s = 7,6 s)
Substituindo os valores, tem-se: v = 180 / 7,6 = 23,68 mm/s.
É possível utilizar essa velocidade média para obter a equação horária da posição: x = xo + VT onde, 
xo é a posição inicial, que é zero, e,
 t é o tempo.
Portanto, a equação horária da posição do carrinho durante a descida é: x = 23,68t onde t está em segundos e x está em milímetros.g.
Equilíbrio estático
	Prato (massa: 200g)
	Contrapeso (massa: 500g)
	Peso 1
	Distância 14,5cm
	Distância 10,1cm
	Peso 2
	Distância 14,5cm
	Distância 8,6cm
	Peso 3
	Distância 14,5cm
	Distância 7,8cm
	Peso 4
	Distância 14,5cm
	Distância 7,3cm
	Prato vazio
	Distância 14,5cm
	Distância 6,8cm
Utilizando as equações dispostas no resumo teórico, calcule a massa do corpo rígido posicionado na balança.
M1 =	g
IMPORTANTE: : Observe atentamente as unidades das grandezas dispostas no experimento.
Para calcular a massa do corpo rígido posicionado na balança, você pode usar o princípio do equilíbrio estático, que diz que a soma dos momentos (ou torques) em relação ao ponto de apoio (ou pivô) deve ser igual a zero. O momento é calculado multiplicando a força pela distância a partir do ponto de apoio. A fórmula para calcular o momento é: 
Momento = Força x Distância
Já que a força é o peso do corpo, e a distância é a distância do corpo ao pivô, calcula-se o momento para cada caso e iguala-se a soma de todos os momentos a zero, uma vez que esttá em equilíbrio estático.
 O peso do corpo será representado por M1 (em gramas) e o peso do contrapeso po M2 (em gramas). O ponto de apoio é o pivô da balança.
· Para Peso 1: Momento causado por M1 = M1 x 14,5 cm (converter para metros dividindo por 100) Momento causado por M2 = M2 x 10,1 cm (converter para metros dividindo por 100)
· Para Peso 2: Momento causado por M1 = M1 x 14,5 cm (converter para metros dividindo por 100) Momento causado por M2 = M2 x 8,6 cm (converter para metros dividindo por 100).
· Para Peso 3: Momento causado por M1 = M1 x 14,5 cm (converter para metros dividindo por 100) Momento causado por M2 = M2 x 7,8 cm (converter para metros dividindo por 100)
· Para Peso 4: Momento causado por M1 = M1 x 14,5 cm (converta para metros dividindo por 100) Momento causado por M2 = M2 x 7,3 cm (converta para metros dividindo por 100)
Agora, somando todos esses momentos e igualando a zero (já que está em equilíbrio estático):
(M1 x 0,145) - (M2 x 0,101) = 0 (para Peso 1) (M1 x 0,145) - (M2 x 0,086) = 0 (para Peso 2) (M1 x 0,145) - (M2 x 0,078) = 0 (para Peso 3) (M1 x 0,145) - (M2 x 0,073) = 0 (para Peso 4)
Agora, é possível resolver essas equações para encontrar M1: 
1. Para Peso 1: M1 = (M2 x 0,101) / 0,145
2. Para Peso 2: M1 = (M2 x 0,086) / 0,145
3. Para Peso 3: M1 = (M2 x 0,078) / 0,145
4. Para Peso 4: M1 = (M2 x 0,073) / 0,145
Após a repetição do experimento para os outros pesos dispostos na bancada, responda: Qual a relação entre o peso do corpo posicionado no prato da balança e a distância do contrapeso ao pivô?
RESPOSTA: A relação entre o peso do corpo posicionado no prato da balança (M1) e a distância do contrapeso ao pivô é inversamente proporcional, assim, à medida que a distância do contrapeso ao pivô diminui, o peso necessário no prato (M1) deve aumentar para manter o equilíbrio estático.
2.3 ATIVIDADE PRÁTICA 3
	A Lei de Hooke é uma lei da física que descreve o comportamento de materiais elásticos, como molas e elásticos, quando são submetidos a uma força externa. A lei afirma que a deformação de um material é diretamente proporcional à força aplicada sobre ele, desde que a força não ultrapasse o limite de elasticidade do material.
Dessa forma, quando aplicamos uma força em um material elástico, ele se deforma de maneira proporcional à intensidade da força. Essa relação pode ser expressa matematicamente através da fórmula F = kx, onde F é a força aplicada, k é a constante elástica do material e x é a deformação sofrida.
A Lei de Hooke é fundamental para o estudo de estruturas mecânicas, como pontes, prédios e veículos, pois nos permite prever e controlar a deformação desses materiais sob diferentes condições de carga. Além disso, ela também é aplicada em diversas áreas da engenharia, como na fabricação de dispositivos de medição de força. Desse modo, destaca-se os seguintes elementos:
· Linearidade: A Lei de Hooke é válida apenas dentro do limite de elasticidade de um material. Além desse limite, o material pode sofrer deformações permanentes e comportamento não linear.
· Direcionalidade: A força aplicada é diretamente proporcional à deformação e atua na direção oposta à deformação. Se você esticar um material, a força será aplicada para trazer o material de volta à sua forma original.
· Constante de Mola: A constante elástica, -k, é uma característica intrínseca do material e depende de sua composição e estrutura. Materiais diferentes têm diferentes constantes de mola.
A equação matemática que representa a Lei de Hooke é: F= -K * Δt, 
Onde:
F é a força aplicada (em Newton, N).
k é a constante elástica do material, também conhecida como constante de elasticidade ou constante de mola (em newtons por metro, N/m).
ΔL é a deformação ou variação no comprimento do material (em metros, m).
Para preencher a tabela, é necessário realizar o experimento em conformidade com as instruções fornecidas. Simulando valores para preencher a tabela, tem-se algo como:
	
Mola
	
Peso (g)
	Deformação inicial (cm)
	
Deformação final (cm)
	
M1
	
250
	
11.1
	
13.3
	
M2
	
300
	
13.3
	
15.5
	
M3
	
350
	
15.5
	
17.7
Para calcular a constante elástica de cada mola, utiliza-se a fórmula da lei de Hooke: F = k * x, 
onde: 
F é a força aplicada, 
x é a deformação da mola e,
 k é a constante elástica. 
Fazendo o rearranjo da fórmula para calcular k: k = F / x, assumindo que a gravidade é de 9,8 m/s^2, é possível converter os valores de peso em Newtons (N): F = m * g, onde m é a massa em kg e,
g é a aceleração da gravidade em m/s^2. 
Para converter de gramas para quilogramas, basta dividir por 1000. Assim, calcula-se o valor de k para cada mola a partir dos dados coletados na tabela.
Para a mola M1: k = F / x = (0,023 kg * 9,8 m/s^2) / (2,3 cm / 100) = 0,098 N/cm
Para as demais molas, o cálculo é similar, utilizando os valores de massa e deformação correspondentes. Já, para construir o gráfico de força versus posição da mola, deve-se plotar os pontos correspondentes a cada etapa do experimento, com a força (F) no eixo vertical e a deformação
. Para calcular a constante elástica de cada uma das três molas, é necessário utilizar a fórmula: k = (mg) / x, 
onde:
k é a constante elástica, 
m é a massa do objeto pendurado, 
g é a aceleração da gravidade e,
 x é a deformação da mola.
Considerando que a deformação da primeira mola com 50g foi de 4,5cm e a massa é de 50g (0,05 kg), tem-se:
k = (0,05 * 9,81) / 0,045 = 10,98 N/m
Para a segunda mola, com deformação de 5,0cm e a mesma massa de 50g,
temos: k = (0,05 * 9,81) / 0,05 = 9,81 N/m
Já para a terceira mola, com deformação de 3,5 cm e a mesma massa 50g, temos: 
k = (0,05 * 9,81) / 0,035 = 14,03 N/m.
Portanto, as constantes elásticasdas três molas são: 10,98 N/m, 9,81 N/m e 14,03 N/m.
Anote na Tabela 1 os valores obtidos no experimento. Houve diferença entre as velocidades dos corpos de prova ensaiados? Se sim, intuitivamente, qual seria o motivo?
	Velocidade Linear (m/s)
	Cilindro Oco
	Cilindro maciço
	Descida 1
	0,89 m/s
	0,96 m/s
	Descida 1
	0,94 m/s
	1,00 m/s
	Descida 1
	0,93 m/s
	1,04 m/s
	Média
	0,92 m/s
	1,00 m/s
Utilizando as informações da Tabela 2 e as equações apresentadas no sumário teórico, e sabendo que o corpo de prova foi solto na posição 60 mm da régua, calcule e preencha a Tabela 3 com os valores obtidos para as grandezas.
	Especificações
	Cilindro oco
	Cilindro maciço
	Massa – m (g)
	110 g
	300 g
	Diâmetro interno – di (mm)
	40
	-
	Diâmetro externo– de (mm)
	50
	50
	Densidade do aço (𝒈/𝒄𝒎𝟑)
	7,86
	7,86
	Grandezas
	Cilindro Oco
	Cilindro Maciço
	Momento de inércia:
PMI (kg.m2)
	0,00214
	0,375
	Velocidade linear média:
V (m/s)
	0,92
	1,00
	Velocidadeangular:
ω (rad/s)
	184
	40
	Energia cinética de translação:
Kt (J=Kg.m2/s2)
	47,24
	150
	Energia cinética de rotação:
Kt (J=Kg.m2/s2)
	15,35
	120
	Energia cinética total:
K (J=kg.m2/s2)
	62,59
	270
	Energia potencial gravitacional:
U (j=kg.m2/s2)
	64,35
	176,67
	Erro relativo percentual em relação à energia inicial do cilindro:
ER% (%)
	2,74%
	-52,88%
É certo afirmar que a energia potencial gravitacional é igual a soma das energias cinéticas de translação e rotação? Por quê?
RESPOSTA: Não. A energia potencial gravitacional, a energia cinética de translação e a energia cinética de rotação são três formas diferentes de energia e não são equivalentes entre si. Elas representam aspectos diferentes do movimento de um objeto e como a energia é armazenada nele.
A energia potencial gravitacional (U) está relacionada à posição vertical de um objeto em um campo gravitacional. Ela depende da altura do objeto acima de um ponto de referência e é calculada como U = m * g * h, onde "m" é a massa do objeto, "g" é a aceleração devido à gravidade e "h" é a altura.
A energia cinética de translação (Kt) está relacionada ao movimento linear de um objeto e é calculada como Kt = (1/2) * m * V^2, onde "m" é a massa do objeto e "V" é sua velocidade linear.
A energia cinética de rotação (Kr) está relacionada ao movimento rotacional de um objeto e é calculada como Kr = (1/2) * I * ω^2, onde "I" é o momento de inércia do objeto e "ω" é sua velocidade angular.
	Apesar de essas formas de energia estarem relacionadas a um objeto em movimento, elas não podem ser diretamente comparadas ou somadas, a menos que em casos muito específicos. Cada forma de energia descreve diferentes aspectos do comportamento do objeto e não pode ser trocada sem levar em conta o contexto específico do problema.
Calcule o erro relativo entre a energia envolvida quando o corpo de prova está no topo do plano e a energia quando ele passa pelo sensor. Caso o erro seja maior que zero, qual seria o motivo para isto?
Para calcular o erro relativo entre a energia envolvida quando o corpo de prova está no topo do plano e a energia quando ele passa pelo sensor, você pode usar a seguinte fórmula:
Erro Relativo (%) = [(Energia no Topo - Energia no Sensor) / Energia no Topo] * 100%
Se o resultado for maior do que zero, isso significa que há uma diferença entre a energia no topo do plano (energia potencial gravitacional máxima) e a energia no sensor, e essa diferença é positiva. Isso pode ocorrer devido a várias razões, como perdas de energia devido ao atrito ou resistência do ar.
Por exemplo, se o corpo de prova está em um plano inclinado e desce até o
sensor, parte da energia potencial gravitacional é convertida em energia cinética de translação e energia cinética de rotação. No entanto, a presença de atrito entre o corpo e a superfície do plano inclinado pode causar perda de energia na forma de calor, diminuindo a quantidade total de energia mecânica no sistema. Além disso, dependendo da precisão do sensor e da eficiência do sistema de medição, pode haver algum erro de medição.
Portanto, se o erro relativo for maior que zero, é importante investigar a fonte desse erro, que pode ser devido a fatores como atrito, resistência do ar, imprecisões na medição ou outros efeitos não ideais no sistema.
E_topo = 100 J (joules) E_sensor = 90 J (joules)
Agora, é possível calcular o erro relativo usando a fórmula: 
Erro Relativo (%) = [(E_topo - E_sensor) / E_topo] * 100%
Substituindo os valores:
Erro Relativo (%) = [(100 J - 90 J) / 100 J] * 100% Erro Relativo (%) = [(10 J) / 100 J] * 100%
Erro Relativo (%) = (0,1) * 100% Erro Relativo (%) = 10%
O erro relativo é igual a 10%. Isso significa que a energia medida no sensor é 10% menor do que a energia que o corpo de prova tinha no topo do plano.
Como você definiria a conservação da energia em termos das energias envolvidas neste experimento?
RESPOSTA: A lei da conservação de energia, um princípio fundamental da física, estabelece que a energia total de um sistema fechado se mantém inalterada com o passar do tempo, contanto que não haja adição ou subtração de energia do sistema externo. Isso implica que a energia não pode ser gerada nem aniquilada, mas apenas convertida de um tipo para outro. No contexto das energias presentes neste experimento, a conservação de energia pode ser definida da seguinte maneira: Se não houver perdas de energia significativas devido ao atrito ou outras formas de dissipação de energia, a energia total (que é a soma das diferentes formas de energia) do objeto em teste, que inclui sua energia potencial gravitacional, energia cinética translacional e energia cinética rotacional, se manterá constante durante a descida pelo plano inclinado.
2.4 ATIVIDADE PRÁTICA 4
O princípio da conservação é quando a energia pode ser transformada ou transferida, mas nunca criada ou destruída.
A soma dos momentos lineares iniciais de todas as partículas em um sistema isolado é igual à soma dos momentos lineares finais dessas partículas após uma colisão (ou interação).
Matematicamente, isso pode ser representado como:∑pinicial=∑pfinal Onde:
2.4.1 ∑inicial é a soma dos momentos lineares iniciais de todas as partículas no sistema.
2.4.2 ∑pfinal é a soma dos momentos lineares finais das mesmas partículas após a colisão ou interação.
Essa lei é uma consequência direta do princípio de Newton da ação e reação, que afirma que para cada ação (força) há uma reação igual e oposta. Quando duas partículas colidem, as forças que elas exercem uma sobre a outra são iguais em magnitude e opostas em direção, o que resulta na conservação do momento linear total.
	Altura de queda (mm)
	Distância percorrida (mm)
	100
	76
	100
	75
	100
	74
	100
	76
	100
	75
Distância do centro da circunferência da esfera 1 até a origem: 35,2 mm Distância do centro da circunferência da esfera 2 até a origem: 35,3 mm. Calcular a velocidade da esfera 2 logo antes de colidir, utilizando o princípio de conservação de energia:
A energia potencial gravitacional da esfera 2 em relação à sua altura inicial é dada por: Ep = mgh Ep = 0,0281 kg * 9,81 m/s^2 * 0,1 m Ep = 0,0276 J. Toda a energia potencial é convertida em energia cinética no momento da colisão:
Ec = Ep mv^2/2 = mgh v^2 = 2gh v = sqrt(2gh) v = sqrt(2 * 9,81 m/s^2 * 0,1 m) v = 1,4 m/s.
Portanto, a velocidade da esfera 2 logo antes da colisão é de 1,4 m/s.
Calcular as velocidades das duas esferas logo após a colisão utilizando o princípio de conservação de energia e a teoria de lançamento horizontal.
Como a colisão é perfeitamente elástica, a energia cinética total do sistema é conservada: Ec1 + Ec2 = Ectotal.
A energia cinética de cada esfera é dada por: Ec = mv^2/2. Substituindo os valores, temos: 0,0256 kg * v1^2/2 + 0,0281 kg * v2^2/2 = 0,0276 J
	Esfera
	Diâmetro
	Peso (g)
	Posição no lançador
	1
	ø17,83
	24,1g
	0,0 mm
	2
	ø17,83
	24,3g
	100,0 mm
Marcação 1 (Esfera 2) – 3 cm
Marcação 2 (Esfera 1) – 26,1 cm
Qual foi o valor médio do alcance horizontal para os lançamentos realizados?
Resposta: AlcanceEsfera 1 = 26,1 cm = 0,261 m Alcance Esfera 2 = 3 cm = 0,03 m Agora, calcule a média:
Alcance médio = (Alcance Esfera 1 + Alcance Esfera 2) / 2 Alcance médio = (0,261 m + 0,03 m) / 2 Alcance médio = 0,1455 m
Portanto, o valor médio do alcance horizontal para os lançamentos realizados é de aproximadamente 0,1455 metros.
Qual a velocidade da esfera metálica quando ela perde contato com a rampa?
Resposta: Podemos usar a equação de Torricelli, já que conhecemos a distância percorrida e a aceleração devido à gravidade: v² = u² + 2as
Onde:
	v é a velocidade final (que queremos encontrar).
	u é a velocidade inicial (que assumiremos como 0, já que a esfera começa do repouso).
	a é a aceleração devido à gravidade (aproximadamente 9,81 m/s²).
	s é a distância percorrida (26,1 cm = 0,261 m).
v² = 0 + 2 * 9,81 m/s² * 0,261 m v² = 5,10642 m²/s² v ≈ √5,10642 ≈ 2,259 m/s
Portanto, a velocidade da esfera metálica quando ela perde contato com a rampa é de aproximadamente 2,259 metros por segundo.
No ensaio de colisão, duas circunferências são marcadas no papel ofício baseada nas marcações feitas pelas esferas. Identifique qual esfera metálica produziu cada circunferência.
Resposta: Com base nas informações fornecidas, podemos identificar as esferas da seguinte forma:
· A primeira marcação (Esfera 2) corresponde à esfera metálica número 2.
· A segunda marcação (Esfera 1) corresponde à esfera metálica número 1.
Qual o alcance de cada esfera metálica no ensaio de colisão?
Resposta: Alcance Esfera 1 = 26,1 cm = 0,261 m Alcance Esfera 2 = 3 cm = 0,03 m
Qual a velocidade de cada uma das esferas metálicas logo após a colisão? Resposta: A aceleração é a aceleração devido à gravidade (aproximadamente 9,81 m/s²).
Para Esfera 1:
Alcance Esfera 1 = 26,1 cm = 0,261 m
Aceleração (g) ≈ 9,81 m/s²
Vamos usar a seguinte equação de movimento: s = ut + (1/2)at² 
Onde:
s é o alcance (0,261 m).
u é a velocidade inicial (0 m/s).
a é a aceleração (-9,81 m/s², negativa porque atua na direção oposta ao movimento horizontal).
t é o tempo de voo (que queremos encontrar). 0,261 = 0 + (1/2)(-9,81)t²
Resolvendo para t: t² = (0,261 * 2) / 9,81 t² ≈ 0,053 t ≈ √0,053 ≈ 0,23 segundos Agora, podemos calcular a velocidade de Esfera 1 logo após a colisão usando a seguinte fórmula de movimento:
v = u + at
v = 0 + (-9,81 m/s²) * 0,23 s v ≈ -2,259 m/s
Para Esfera 2:
Alcance Esfera 2 = 3 cm = 0,03 m
Aceleração (g) ≈ 9,81 m/s²
O tempo de voo de Esfera 2 também é de aproximadamente 0,23 segundos, e sua velocidade após a colisão é de aproximadamente -2,259 m/s.
Ambas as esferas têm a mesma velocidade após a colisão, mas com direções opostas, o que é típico para um lançamento horizontal com a mesma velocidade inicial. Note que a velocidade é negativa porque a direção oposta ao movimento inicial é considerada negativa.
3 CONCLUSÃO
No cálculo da constante elástica das molas, empenhou-se em realizar múltiplas medições para assegurar a obtenção de valores precisos e confiáveis. Isso nos possibilitou uma compreensão mais aprofundada acerca do comportamento dos materiais elásticos.
Assim, ao calcular o coeficiente de compacidade, foi possível adquirir um entendimento aprofundado da relevância desse parâmetro nos campos da engenharia civil e ambiental. Isso nos mostrou como essa medida é crucial para a análise da permeabilidade do solo e para a previsão de deslizamentos. Elas permitiram aplicar conceitos teóricos em atividades do mundo real e desenvolver habilidades essenciais para nos tornarmos profissionais qualificados e competentes.
REFERÊNCIAS
HENRIQUE, K. F. O pensamento físico e o pensamento do senso comum: a energia no 2º grau. São Paulo, Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências). Instituto de Física, Faculdade de Educação, Universidade de São Paulo, São Paulo, 1996.
OLIVEIRA, Paula Beghelli. Física geral e experimental: mecânica. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2016.
ORLANDI, E.P. Análise de Discurso: Princípio e Procedimentos. Campinas, SP: Pontes, 5ª edição, 2003.
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