FÍSICA EXPERIMENTAL I

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Cronograma de FISEXP I. (clique para fazer o download)

 

 

 

 

 

5a. aula  - Módulo 3. Conservação da Energia

    

Este experimento trata do tema conservação de energia mecânica: E= K + U, onde K é a energia cinética e U a energia potencial.

O sistema experimental a ser montado consiste do carrinho do trilho de ar de massa M, acoplado mecanicamente por um fio a uma massa m presa na outra extremidade deste fio. O fio passa por uma roldana ao final do trilho de ar. Deste modo, a massa m tem um deslocamento na vertical até chegar a altura y=0. Durante esse deslocamento e pelo fato da tração no fio, o carrinho é descreve um movimento uniformemente acelerado. Após a chegada da massa m em y=0,  não existe mais tração no fio e consequentemente, o carrinho do trilho de ar passa a descrever um movimento uniforme (a=0).

 

Temos, portanto, 2 regiões:

I) acelerada, a=g (m/(m+M))

II) uniforme, a=0

 

Objetivos deste módulo:

1) determinar a aceleração do carrinho na regiao I e compará-la com o valor previsto pelo modelo teórico

2) determinar ou estimar graficamente o tempo de queda da massa a, ou seja, o tempo em que o movimento tem aceleração e consequentemente tem uma tração no fio.

 

Para cumprir os dois objetivos acima, basta fazer um gráfico velocidade vs tempo, para as duas regiões.

 

 

Para o cálculo da aceleração prevista, aceleração teórica no gráfico,  foi usado o valor de g = 978,7 + 0.1) cm/s2.

 

A interseção da curva ajustada (reta vermelha) com a linha horizontal da região II fornece uma estimativa gráfica para o tempo de queda.

 

Veja  que o resultado experimental para a aceleração concorda com o valor teórico previsto.

 

Passamos ao cálculo das energias:  K=(1/2) (M+m)v^2   e  U=m g y ,

onde v é a velocidade e y é a altura do bloco m, ambos no mesmo instante de tempo.

 

O gráfico das Energias está abaixo:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Quem tiver interesse em ver os meus dados coletados pode baixar o arquivo do qtiplot abaixo:

 

Mod3_Fisexp1.qti

 

Algumas dicas no uso do qtiplot:

 

Para ver  o que é cada coluna no meu arquivo acima, dê duplo clique em uma das colunas da tabela e marque a opção "Display Comments in Header"

 

 

Eu consegui calcular as velocidades no qtiplot, fazendo uma tabela separada contendo 3 colunas. Tendo feito isso, voltei a minha tabela original, marquei a coluna das posições x e copiei (Control C). Voltei a tabela 2 e na 1a coluna eu colei os dados a partir da linha 2.

 

Agora volte a tabela 1 e copie a mesma coluna das posições, só que a partir da 2a linha. Volte agora para a tabela 2 e cole na 2 coluna a partir da linha 1. Pronto. Agora marque a 3a coluna e faça um Set Column Values com a fórmula col(2)-col(1). A 3a coluna conterá o deslocamento entre as posições basta copiar e colar esta coluna na tabela 1 e fazer o cálculo da velocidade.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A. M. Gomes   Rio de Janeiro, 27.04.2011.