Experimento Carrinho

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ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL RELATÓRIO DE ATIVIDADE EXPERIMENTAL CARRO MOVIDO A ELÁSTICO Professor: Yudji Dieterich Uno Hoyer

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ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL

RELATÓRIO DE ATIVIDADE EXPERIMENTAL

CARRO MOVIDO A ELÁSTICO

Professor: Yudji Dieterich Uno Hoyer

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1 – RESUMO

Construir um carrinho de material reciclável que percorra um trajeto em linha reta, por

um percurso de 5 metros. O carrinho será movido, através do traciona mento de um

elástico comum, que através do conceito fundamental da conservarão de energia irá

retransmitir sua energia para os eixos traseiros do carrinho, fazendo-o mover.

2 – INTRODUÇÃO

2.1 Lei de Hooke

A lei de Hooke descreve a força restauradora que existe em diversos sistemas quando comprimidos ou distendidos. Qualquer material sobre o qual exercer uma forca sofrera uma deformação, que pode ou não ser observada. Apertar ou torcer uma borracha, esticar ou comprimir uma mola, são situações onde a deformação nos materiais pode ser notada com facilidade. Mesmo ao pressionar uma parede com a mão, tanto o concreto quanto a mão sofrem deformações, apesar de não serem visíveis. A forca restauradora surge sempre no sentido de recuperar o formato original do material e tem origem nas forças intermoleculares que mantém as moléculas e/ou átomos unidos. Assim, por exemplo, uma mola esticada ou comprimida ira retornar ao seu comprimento original devido a ação dessa força restauradora. A expressão matemática dessa relação – conhecida como Lei de Hooke – é, a uma dimensão espacial x:

Eq. 01Onde Dx é a deformação linear ou elongação do meio elástico e k a sua constante elástica(unidades SI, Nm-1). O sinal “-“ na equação escalar (01) indica que, a força elástica e a deformação são representadas por vetores com sentidos opostos.

Figura 01-Lei de Hooke

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A figura 01a mostra uma mola com comprimento natural xo. Se esta for comprimida ate um comprimento x<xo, a forca F (também chamada de forca restauradora) surge no sentido de recuperar o comprimento original, mostrado na figura 01b. Caso a mola seja esticada ate um comprimento x>xo a forca restauradora F terá o sentido mostrado em 1c. Em todas as situações descritas a forca F e proporcional a deformação Δx, definida como Δx = x − xo.Em outras palavras, no regime elástico ha uma dependência linear entre F e a deformação Δx. Este e o comportamento descrito pela lei de Hooke(equação 02):

Eq. 02

1.2 Lei da Conservação de Energia:Em física, a lei ou princípio da conservação de energia estabelece que a quantidade total de energia em um sistema isolado permanece constante. Uma conseqüência dessa lei é que energia não pode ser criada nem destruída: a energia pode apenas transformar-se. Como neste caso do carrinho a transferência da energia potencial elástica gerada pelo elástico tracionado, sendo convertido em energia cinética rotacional, o que seria a rotação do eixo juntamente com as rodas gerando atrito com o solo e assim iniciando o movimento do corpo. A equação de conservação de energia mecânica pode ser obtida pela seguinte equação 03:

Eq. 03

U1 +K1-W= U2 +K2

Onde:E: energia mecânicaU: energia potencialK: energia cinéticaW: trabalho (o trabalho é um valor negativo, pois se trata de uma resistência)

3 – DESCRIÇÕES EXPERIMENTAIS

3.1 Materiais utilizados:

Descrição do material QuantidadeGarrafa PET de 500 ml 01Lápis de cor 02Cd 04Crips de papel 01Tarrachinha 01

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Elástico comum “tipo de banco” 01Fita crepe e adesiva colorida --------

3.2 Montagem pratica do experimento

Para a confecção do corpo do carrinho foi utilizado uma garrafa pet ,onde retiramos a

parte superior da mesma,como ilustra a figura 02:

Figura 02 – Corpo do carrinho

Através de furos feitos no corpo do carrinho, colocamos os eixos feitos de lápis de cor e

encaixamos as rodas feitas de CD, como mostra a figura 03:

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Figura 03 – Eixo e rodas do carrinho

Para que a Energia do Elástico fosse retransmitida para o eixo inferior do carrinho foi

fixado uma tarrachinha ao centro do lápis, como ilustra a figura 04

Figura 04 – Transmissão da Energia Elástica para o eixo inferior do carrinho.

Por fim para que pudéssemos prender o elástico ao corpo do carrinho, foi utilizado o

auxilio de um crips de papel, como podemos observar na figura 05 e 06

Figura 05 – adaptação de um crips de papel ao elástico

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Figura 06 – Colocação do crips ao corpo do carrinho.

4 – RESULTADOS DA ANÁLISE DE DADOS

Foram executadas diferentes formas de se fazer o experimento com os materiais

disponíveis. Foi testado o mesmo experimento com 2 e 3 elásticos, onde os resultados não

foram satisfatórios, portanto o experimento final teve apenas 1 elástico onde também

obtivemos a melhor trajetória realizada do carrinho, já que o mesmo tende a fazer curvas.

5 – CONCLUSÕES

Através deste experimento podemos observar o funcionamento da lei de conservação de energia.

6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Os Cientistas - As Leis do Movimento, Editora Abril,www.wikipédia.com.br acessado em 29/09/2010

Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Física.http://www.defi.isep.ipp.pt/,acessado em 29/09/2010