Relatório da Atividade Laboratorial O atrito e a variação da energia mecânica

31-05-2012 Escola Secundária D.Sancho I Disciplina: Física e Química A

Professor: Luís Martins

Autores: Bruna Barbosa (nº8)

Pedro Simões (nº21)

Rui Costa (nº25)

Sara Gomes (nº26)

Fig.3 – Perspectiva de montagem do plano inclinado em

relação as fotocélulas

1

Índice

1) Objectivo na realização desta experiência laboratorial -------------------------------------------- 2

2) Introdução Teórica ------------------------------------------------------------------------------------------ 2

3) Secção experimental --------------------------------------------------------------------------------------- 2

3.1- Fórmulas utilizadas ----------------------------------------------------------------------------- 2

3.2- Materiais ------------------------------------------------------------------------------------------- 2

3.3- Esquemas ----------------------------------------------------------------------------------------- 3

4) Procedimento experimental ------------------------------------------------------------------------------ 4

5) Registo de dados ------------------------------------------------------------------------------------------- 4

6) Conclusão ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 5

7) Bibliografia --------------------------------------------------------------------------------------------------- 6

Fig.2 – Montagem do plano inclinado

2

1) Objetivo na realização desta experiência laboratorial

Com a realização desta atividade experimental, o objetivo é calcular a variação da

energia mecânica de um bloco que desliza ao longo de uma rampa.

2) Introdução teórica

Em física, o atrito é a componente horizontal da força de contato que atua sempre que dois

corpos entram em choque e há tendência ao

movimento. A força de atrito é sempre paralela às

superfícies em interação e contrária ao movimento

relativo entre eles.

Visto que o atrito é uma força que contraria o

movimento, o cálculo da sua força tem que se ser

negativo. Para calcular o Atrito utiliza-se a seguinte

fórmula:

( )

Como o cos (180º) é -1, a fórmula vai ficar:

O movimento consiste na variação da distância de um corpo em relação a um ponto

neutro, ao longo do tempo.

3) Secção experimental

3.1- Fórmulas Utilizadas

3.2- Material

Balança técnica1

Plano Inclinado (plano utilizado para criar movimento ao carro para que

posteriormente seja permitido calcular a sua energia cinética)

1 Na balança, como ela era digital analítica, o erro associado era de gramas

3

Carrinho (veículo de pequenas dimensões onde é colocada um papel que ao

passar no fotogate, faz com que este se ative).

Célula fotoeléctrica (aparelho utilizado para determinar a velocidade de passagem

do carrinho no ponto de chegada).

Digímetro (Marcador de tempo digital muito rigoroso, com unidades de tempo até

ao milésimo de segundo. Pode ser ligado a um suporte universal com dois

sensores, marcando o tempo gasto a percorrer a distância entre esses mesmos

sensores).

Fios de ligação (fios utilizados para ligar os aparelhos entre si)

3.3- Esquemas

3.3.1- Montagem do plano inclinado (Fig. 2)

3.3.2 – Perspetiva de montagem do plano em relação ás fotocélulas (Fig.3)

Fig.4 - Fotocélula coloca aos 20 cm,

70-20=50cm

Fig.2 – Montagem do plano inclinado

Fig.3 – Perspectiva de montagem do plano inclinado em

relação as fotocélulas

4

4) Procedimento experimental

Para a realização desta atividade experimental:

1º- Faz a montagem experimental de acordo com os esquemas da figura 2

colocando o primeiro fotogate no início da rampa e colocando o segundo fotogate no fim.

2º- Mede a massa do carrinho.

3º-. Prepara o Digitímetro para as medições.

4º- Carrega no botão três para começares a registar o valor da velocidade.

5º- Larga o carrinho no início da rampa;

6º- Regista o valor da velocidade para cada uma das posições.

5) Registo de dados

a) Registo das observações

Lançamento

Tempo no 1º Fotogate (s)

Tempo no 2º Fotogate (s)

Velocidade no 1º Fotogate (m/s)

Velocidade no 2º Fotogate (m/s)

1 0,149 0,26 0,67 0,39

2 0,139 0,26 0,72 0,39

3 0,138 0,24 0,73 0,42

4 0,108 0,26 0,93 0,38

5 0,126 0,26 0,79 0,38

Tamanho do carrinho (m) 0,1

Massa do carrinho (Kg) 0,0877

Distância entre fotocélulas (m) 0,35

Tabela nº 1 – Velocidade adquirida pelo

carrinho ao longo de um plano inclinado

∆𝐸𝑚 ∆𝐸𝑐 + ∆𝐸𝑝, logo

1º Lançamento ∆𝐸𝑚 1

2 𝑚 ∗ 𝑣𝑓2

1

2 𝑚 ∗ 𝑣𝑖2 + (𝑚 ∗ 𝑔 ∗ ℎ𝑓 𝑚 ∗ 𝑔 ∗ ℎ𝑖) ↔ ∆𝐸𝑚 - 1,88102 J

2º Lançamento ∆𝐸𝑚 1

2 𝑚 ∗ 𝑣𝑓2

1

2 𝑚 ∗ 𝑣𝑖2 + (𝑚 ∗ 𝑔 ∗ ℎ𝑓 𝑚 ∗ 𝑔 ∗ ℎ𝑖) ↔ ∆𝐸𝑚 - 2,02863 J

3º Lançamento ∆𝐸𝑚 1

2 𝑚 ∗ 𝑣𝑓2

1

2 𝑚 ∗ 𝑣𝑖2 + (𝑚 ∗ 𝑔 ∗ ℎ𝑓 𝑚 ∗ 𝑔 ∗ ℎ𝑖) ↔ ∆𝐸𝑚 - 1,87591 J

4º Lançamento ∆𝐸𝑚 1

2 𝑚 ∗ 𝑣𝑓2

1

2 𝑚 ∗ 𝑣𝑖2 + (𝑚 ∗ 𝑔 ∗ ℎ𝑓 𝑚 ∗ 𝑔 ∗ ℎ𝑖) ↔ ∆𝐸𝑚 - 1,8996 J

5º Lançamento ∆𝐸𝑚 1

2 𝑚 ∗ 𝑣𝑓2

1

2 𝑚 ∗ 𝑣𝑖2 + (𝑚 ∗ 𝑔 ∗ ℎ𝑓 𝑚 ∗ 𝑔 ∗ ℎ𝑖) ↔ ∆𝐸𝑚 - 1,88905 J

Média = (−1 88102)+(−2 02863)+(−1 87591)+(−1 8996)+(−1 88905)

5 9 4 4 𝐽

Tabela 1 – Variação da velocidade em cada fotogate.

5

b) Interpretação dos resultados

6) Conclusão

Da análise da tabela nº1, conclui-se que para a mesma inclinação do plano e para corpos

com a mesma massa, a velocidade de passagem no primeiro fotogate é maior do que no

segundo fotogate. Para a medição do tempo de passagem do carro ao longo da rampa fez-

se 5 medições. Numa das medições, o valor obtido variou ligeiramente em relação à média

das medições. Esta variação deveu-se ao facto de não ser possível o controlo total do

carrinho em relação aos fotogate.

Respondendo aos problemas apresentados pelo livro (“Pretende-se projetar uma rampa

de um supermercado com uma inclinação predeterminada para acesso dos clientes com os

Trabalho realizado pelas forças não conservativas para cada lançamento:

1º Lançamento: WF nc = ΔEm = - 16,6651J W = - Fa . d Fa = - (-1,88102) / 0,35 = 5 N

2º Lançamento: WF nc = ΔEm = - 16,9644 J W = - Fa . d Fa = - (-2.02863) / 0,35 = 6 N

3º Lançamento: WF nc = ΔEm = - 16,8825J W = - Fa . d Fa = - (-1,87591) / 0,35 = 5 N

4º Lançamento: WF nc = ΔEm = - 18,4576J W = - Fa . d Fa = - (-1,8996) / 0,35 = 5 N

5º Lançamento: WF nc = ΔEm = - 17,462 W = - Fa . d Fa = - (-1,88905) / 0,35 = 5 N

4,8

5

5,2

5,4

5,6

5,8

6

6,2

0 1 2 3 4 5 6

Trab

alh

o d

o a

trit

o

Lançamento

Variação do Trabalho do atrito

Em

6

carrinhos.”, “Pretende-se projetar uma rampa de desvio numa estrada pode ser utilizada por

automobilistas em caso de emergência, provocada por falta de travões.” e “Pretende-se

projetar uma rampa para fazer deslizar, até uma certa altura para o interior de uma camião,

materiais de construção.”) em relação à primeira questão, ao projetar uma rampa para o

supermercado, a inclinação desta tem que ser reduzida, pois assim existe menor variação

entre a altura final e a inicial. Tem que ser feita de um material com pouco atrito para facilitar

ao deslocamento do carrinho. Em relação à segunda questão, ao projetar uma rampa de

emergência esta deve ter uma inclinação acentuada para fazer com que a variação entre a

altura final e inicial seja maior e ser feita de um material com muito atrito para que em caso

de emergência, o carro possa parar em segurança. Em relação à terceira questão, ao

projetar a rampa para fazer deslizar os materiais de construção para dentro do camião, a

rampa deve-se ter uma inclinação reduzida, ter um tamanho reduzido e ser feita de um

material com pouco atrito.

7) Bibliografia

Para a realização deste trabalho recorremos:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Material_de_laborat%C3%B3rio

Internet

http://pt.wikipedia.org/wiki/Digit%C3%ADmetro

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