Relatório de Física Experimental - Trabalho e Energia

Relatório de Física Experimental - Trabalho e Energia

CENTRO DE CIÊNCIAS

Departamento de Física

Prática VII: Trabalho e Energia

Glauber Jean Alves Narciso

Fortaleza, 2012

Glauber Jean Alves Narciso

Relatório Científico apresentado como requisito pós-aula de laboratório para obtenção da nota parcial da Disciplina de Física Fundamental I - parte prática, do curso de Licenciatura em Física, na Universidade Federal do Ceará. Profº. Dr. Eduardo Bedê.

Fortaleza, 2012

Sumário

Objetivo:

Consolidar o conhecimento a partir da montagem de diversos sistemas composto de polias e pesos pré-estabelecidos.

Material:

  1. Polias;

  2. Porta Peso;

  3. Massas Aferidas;

  4. Balança;

  5. Base com haste;

  6. Fita métrica;

  7. Cordão.

Introdução Teórica:

Roldanas fixas

A roldana fixa serve apenas para mudar a direção e o sentido da força. Ela é muito utilizada para suspender objetos. Nesse caso, como observamos na figura, a força necessária para equilibrar o corpo é igual à força realizada pela pessoa. Entretanto, para levantar a carga, temos que puxar para baixo, o que facilita o trabalho.

Roldanas móveis

A polia móvel facilita a realização de algumas tarefas, como, por exemplo, a de levantar algum objeto pesado. A cada polia móvel colocada no sistema, à força fica reduzida à metade, esta é uma vantagem, só que também temos a desvantagem, quanto mais polias móveis, mais demora a erguer ou puxar o objeto. As polias móveis são muito utilizadas em oficinas para erguer o motor do carro.

Um conjunto de roldanas ou polias associadas uma mesma peça e girando independentemente constitui o cadernal, também chamado de moitão ou talha.

A força que se aplica à uma aplica máquina para fazê-la funcionar é denominado força motriz F. Dá-se o nome de força resistente R, à força que, mediante a máquina,se deve equilibrar ou deslocar .

PROCEDIMENTO 1 : Arranjo 1 (uma polia fixa e uma polia móvel).

Arranjo 1

Carga (g)

R (N)

M1 (g)

M2 (g)

MMédio (g)

F (N)

VM = R/F

60

60 x 9,8 = 588

31

35

33

33 x 9,8 = 323,40

1,82

110

110 x 9,8 = 1078

56

60

58

58 x 9,9 = 568,40

1,879

160

160 x 9,8= 1136,8

79

87

83

83 x 9,8 = 813,40

1,398

210

210 x 9,8 = 2058

103

112

107,5

107,5 x 9,8 = 1053,50

1,953

Tabela 7.1. Resultados experimentais para o arranjo 1.

Carga (g)

D (m)

F (N)

W (J)

h (m)

R (N)

Ep (J)

60

1,52

323,4

258,72

0,80

588

470,4

110

1,52

568,4

454,72

0,80

1078

862,4

160

1,52

813,4

650,72

0,80

1568

1254,4

210

1,52

1053,5

842,8

0,80

2058

1646,4

Tabela 7.2. Resultados experimentais para o trabalho e para a energia potencial no arranjo 1.

PROCEDIMENTO 2: Arranjo 2 (duas polias fixas e duas polias móveis).

Arranjo 2

Carga (g)

R (N)

M1 (g)

M2 (g)

MMédio (g)

F (N)

VM = R/F

60

60 x 9,8 = 588

17

22

19,5

19,5 x 9,8 = 191,1

3,077

110

110 x 9,8 = 1078

29

37

33

33 x 9,9 = 323,4

3,334

160

160 x 9,8= 1136,8

41

48

44,5

44,5 x 9,8 = 436,1

2,607

210

210 x 9,8 = 2058

55

62

58,5

58,5 x 9,8 = 573,3

3,590

Tabela 7.3. Resultados experimentais para o arranjo 2.

Carga (g)

D (m)

F (N)

W (J)

h (m)

R (N)

Ep (J)

60

3,15

191,1

602

0,80

588

1852,2

110

3,15

323,4

1018,7

0,80

1078

3395,7

160

3,15

436,1

1373,7

0,80

1568

4939,2

210

3,15

573,3

1806

0,80

2058

6482,7

Tabela 7.4. Resultados experimentais para o trabalho e para a energia potencial no arranjo 2.

Questionário (Respostas)

1. Calcule a vantagem mecânica para o arranjo experimental 1, considerando agora o peso da polia móvel (Pp1). Compare com os valores encontrados para VM, Tabela 7.1. Comente o resultado.

Para massa de 60g:

Cálculo da Massa da Polia:

Vm = ; Sendo R = 588 e Vm = 1,81

F = = = (60 + mp).4,9

Aplicando os calores encontrados na equação da vantagem mecânica teremos:

Vm =

= mp = 6,3g

Carga (g)

60

110

160

210

VM = R/F (resultados da tabela 7.1)

1,81

1,89

1,93

1,95

Força resistente R’, com o peso da polia 1

649,74

1139,74

1629,74

2119,74

Força Motriz F (resultados da tabela 7.1)

323,4

568,4

813,4

1053,5

VM = R’/F (como peso da polia 1)

1,68

1,81

1,86

1,90

V’M / VM

0,93

0,957

0,96

0,974

2. Repita a analise acima para o arranjo experimental 2.

Para massa de 60g:

Sabendo que

R = 588 e

Vm = 3,07

Vm =

3,07 = = 3,07 = = 3,07 =

= mp=9,08g

Carga (g)

60

110

160

210

VM = R/F (resultados da tabela 7.3)

3,07

3,33

3,59

3,58

Força resistente R’, com o peso das polias duplas

676,98

1166,98

1656,98

2146,98

Força Motriz F (resultados da tabela 7.3)

191,1

323,4

436,1

573,3

VM = R’/F (com o peso das polias duplas)

3,54

3,61

2,67

3,74

V’M / VM

1,15

1,08

0,74

1,04

3. Determine a força que o homem da figura 7.4 deve exercer no fio para manter em equilíbrio estático o corpo suspenso que pesa 1200 N. Considere o atrito e a massa das roldanas desprezíveis.

Fig. 7.5

P = 1200 N

Fig. 7.4

Considerando que o homem terá de suspender o Peso de 1200 N utilizando o jogo de polias demostrado na figura acima, iremos utilizar o esquema ao lado de divisão da fig. 7.5.

Portanto a força necessária para que homem suspenda a carga será de:

= = 150 N

4. O sistema mostrado na questão anterior é chamado de “Talha Exponencial”. Determine a vantagem mecânica para uma Talha Exponencial constituída de n roldanas móveis e uma roldana fixa. Considere o atrito e a massa das roldanas desprezíveis.

Sendo e VM = = VM = P .

VM =

5. A Figura 7.5 mostra um arranjo formado por três polias fixas e três e polias móveis. Suponha que o atrito possa ser desprezado e que o conjunto de três polias aso qual a carga está ligada pese 89 N. Um corpo de 3736 N deve ser elevado por uma altura de 3,7 m.

  1. Qual é o valor mínimo da força a ser aplicada de modo a elevar a carga?

F = = F = 500N

  1. Que trabalho deve ser feito sobre a carga de 3736 N para elevá-la de 3,7 m?

W = Fxd = W = 500/3,7 = W = 135,13 N

  1. Que distância o ponto de aplicação(Dp) da força F deve se deslocar para elevar a carga (Dc) de 3,7 m?

2Dc = Dp

3,7x2 = Dp

Dp = 7,4 m

  1. Que trabalho deve ser realizado pela força F para executar esta tarefa?

WF = Fxd

WF = 135,1

Conclusão:

Foi possível entendermos mais claramente um sistema de polias quanto seu funcionamento utilizando os conceitos de trabalho e energia. Também podemos perceber nitidamente a necessidade de se fazer experimentos para melhor extrairmos informações.

Referência, Bibliografia e sites:

  1. http://www.sobiologia.com.br/conteudos/oitava_serie/mecanica20.php

  2. http://fisica.uems.br/armando/Cap7_Trabalho_Energia_Cinetica.pdf

  3. http://pt.wikipedia.org/wiki/Polia

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