Física Experimental - Mecânica - Conjunto de mecânica I com sensores e software - EQ804

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1 Índice Remissivo... 6 Abertura... 9 Guarantee / Garantia...10 Certificado de Garantia Internacional As instruções identificadas no canto superior direito da página pelos números que se iniciam pelos algarismos 199 são destinadas ao professor International Certificate of Guarantee All of the basic instructions identifies by numbers beginning with " " are meant for use by teachers PCN Os produtos Cidepe são adequados aos Parâmetros Curriculares Nacionais - PCN A Conheça o conjunto de mecânica I com sensores e software A_ Conheça o conjunto de mecânica dos sólidos com largador eletromagnético Conheça o painel de forças com tripé A Informações gerais sobre o painel de forças, ímãs, manípulos e escala pendular Como fixar o dinamômetro ao painel Como fixar a escala pendular Como retirar o dinamômetroimantado _ A correção da diferença volumétrica no cilindro de Arquimedes _ Montagem da rampa para lançamentos O nivelamento da rampa de lançamento A posição do ponto de apoio Como colocar as folhas carbonadas Como acoplar um largador eletromagnético (acessório opcional) O movimento bidimensional parabólico A queda real e a queda livre de um corpo O raio de giração (raio de inércia) e medidas com maior precisão O projétil e o alcance do projétil A imprecisão máxima da medida do alcance (desvio da medida do alcance) O alcance médio do projétil Conheça os dinamômetros analógicos de mola O dinamômetro de mola helicoidal O dinamômetro tubular O dinamômetro retangular de fixação magnética O dinamômetro tubular de fixação magnética O zeramento inicial de um dinamômetro de mola helicoidal Como ler na escala do dinamômetro tubular O dinamômetro circular de mola espiral Cuidados com os dinamômetros A dinâmica de um corpo rígido, alguns fundamentos teóricos As limitações da mecânica da partícula O que é um corpo rígido O corpo rígido extenso O movimento de translação puro de um corpo rígido O centro de massa de um corpo O movimento de rotação puro de um corpo rígido O binário

2 O momento de um binário Representação do vetor momento de um binário O módulo do momento A direção do momento O sentido do momento O ponto de aplicação do momento O torque (conjugado, momento de uma força) em relação ao centro dos momentos A inércia de rotação O momento de inércia O momentum (quantidade de movimento) e a sua conservação O momentum total de um sistema de partículas O que é uma colisão (choque) entre dois corpos A colisão elástica A colisão inelástica A colisão perfeitamente inelástica a Conheça a fonte de alimentação CC, 0 a 12 VDC / 3 A, estabilizada As grandezas físicas, o SI e a medição As grandezas mensuráveis As espécies de grandezas As grandezas fundamentais e derivadas Os múltiplos e submúltiplos das unidades de medida O que significa medir A medição O Sistema Internacional de Medidas (SI) A unidade de comprimento no SI A unidade de massa no SI A unidade de tempo no SI Os algarismos significativos, a teoria dos erros, os desvios e as incertezas Uma introdução à teoria dos erros A medição direta A medição indireta Os algarismos significativos Os erros de uma medida O erro grosseiro O erro sistemático O erro acidental A sensibilidade O valor numérico mais provável numa mensuração O postulado de Gauss O valor numérico mais provável de uma série de medidas Gauss, Karl Friedrich ( ) O erro instrumental ou desvio avaliado de uma medida O erro relativo percentual A apresentação do resultado de uma medição A A calibração de uma cinta de borracha, a calibração de uma mola helicoidal, a histerese elástica A deformação mecânica (elástica e plástica) O limite de elasticidade do corpo O grau de alongamento da borracha depende do prévio histórico da borracha que compõe o corpo de prova (cinta) A curva característica do alongamento do corpo de prova A histerese elástica O dinamômetro A A vantagem mecânica da roldana móvel

3 A roldana móvel A A vantagem mecânica da roldana fixa A roldana A roldana fixa F Forças colineares de mesmo sentido e de sentido inverso A A vantagem mecânica da talha exponencial A talha exponencial A determinação experimental da vantagem mecânica do cadernal paralelo O cadernal paralelo F A composição e decomposição de forças coplanares concorrentes com 120º entre si F A composição e decomposição de forças coplanares concorrentes com 90º entre si F A composição e decomposição de forças coplanares concorrentes com 60o entre si F A força resultante de forças coplanares concorrentes de módulos iguais F A resultante de forças coplanares concorrentes de módulos iguais Forças coplanares concorrentes quaisquer F As condições de equilíbrio do corpo rígido, o teorema de Varignon Varignon, Pierre ( ) O teorema de Varignon Verificando as condições de equilíbrio do corpo rígido Condições gerais de equilíbrio estático para um corpo esférico rígido apoiado O corpo rígido As condições para o equilíbrio estático de um corpo rígido Uma maneira de determinar o tempo médio de reação de uma pessoa O pêndulo simples A lei do isocronismo para pequenas oscilações do pêndulo simples O período do pêndulo simples A unidade do período no SI A frequência do pêndulo simples A unidade da frequência no SI A lei das massas e das substâncias pendulares A lei dos comprimentos do pêndulo simples A A lei de Hooke, a constante elástica e a força restauradora numa mola helicoidal O agente físico força A deformação plástica (deformação permanente) A deformação temporária (deformação elástica) A força restauradora de uma mola A constante elástica da mola helicoidal A unidade da constante de elasticidade no SI

4 A terceira lei de Newton A constante elástica numa associação de molas helicoidais em série A A constante elástica numa associação de molas helicoidais em paralelo A O trabalho e a energia mecânica num sistema carga mola helicoidal A energia potencial elástica armazenada numa mola distendida ou comprimida A energia cinética (energia de movimento) numa mola solta, inicialmente distendida ou comprimida Utilizando o princípio da conservação da energia mecânica num sistema carga mola helicoidal A O MHS num sistema oscilante massa e mola helicoidal A equação de definição do MHS A velocidade instantânea, num instante genérico A aceleração, num instante genérico A equação diferencial que define o MHS não amortecido A equação diferencial que define o MHS executado por um móvel que oscila, com pequenas amplitudes, suspenso numa mola helicoidal Um processo dinâmico para a determinação de K O princípio da conservação da energia A A determinação dinâmica da constante elástica num oscilador massa e mola Determinando dinamicamente a constante elástica K A A comprovação experimental do empuxo A força denominada empuxo A O princípio de Arquimedes Arquimedes de Siracusa (287 a 212 AC) A expressão: Empuxo = (peso específico x volume) do líquido deslocado A densidade (ou massa específica) de uma substância A unidade de densidade (unidade da massa específica) O peso específico de uma substância A A influência da densidade no valor do empuxo A Determinando a densidade de um sólido através do empuxo A densidade (ou massa específica) A unidade da densidade (ou massa específica) no SI O peso específico de um material Arquimedes de Siracusa (287 a 212 AC) A densidade relativa Arquimedes e a coroa do rei Hierão A diferenciação entre força e pressão Os sólidos transmitem a força externa aplicada O efeito da força aplicada depende da área em que esta força atua A pressão Determinação da pressão exercida pelos pés de uma pessoa sobre o chão O alcance num lançamento horizontal de projétil A incerteza da medida do alcance O valor médio do alcance do projétil

5 Determinação da velocidade final de um projétil, através do alcance, num lançamento horizontal Determinação da velocidade de lançamento horizontal de um projétil, pela conservação da energia Pré-requisitos O princípio da conservação da energia mecânica Questionário inicial A quantidade de movimento linear (horizontal) de uma esfera num lançamento horizontal Pré-requisitos A impulsão A quantidade de movimento A Determinação da quantidade de movimento numa colisão frontal (duas esferas diferentes) Pré-requisitos B Conservação da quantidade de movimento numa colisão lateral entre duas esferas diferentes Pré-requisitos:

6 Índice Remissivo A aceleração 74 alcance do projétil 20, 91 alcance num lançamento horizontal 90 algarismos significativos 29, 30 altura num lançamento 91 amplitude 75 Arquimedes de Siracusa (287 a 212 AC) 86 associação de molas helicoidais em paralelo 70 B binário 23 C cadernal paralelo 44, 45 calibração de um anel de borracha 33 calibração de uma mola helicoidal 33 características de uma grandeza vetorial 40 carga total 55 centro de massa 60 centro de massa de um corpo 23 centro dos momentos 24, 59 colisão (choque) 24 colisão elástica 25 colisão inelástica 25 colisão perfeitamente inelástica 25 conjugado 24 conjugado, ou momento 59 conservação do momentum 25 constante de elasticidade de molas helicoidais 69 constante elástica da mola helicoidal 67 corpo perfeitamente rígido (incompressível) 23 corpo rígido 23, 58, 59 corpo rígido extenso 23, 57, 58 correção do volume no cilindro de Arquimedes 17 curva característica do alongamento da cinta de bo 35 D deformação elástica 33, 66 deformação mecânica 33 deformação permanente 33, 66 deformação plástica 33 deformação plástica (deformação permanente) 66 deformação temporária (deformação elástica) 66 densidade (ou massa específica) 83 densidade de um sólido através do empuxo 85 densidade relativa 86 dependência do empuxo em relação à densidade 84 deslocamento 98 desvio 31 desvio avaliado de uma medida 31 desvio da medida do alcance 20, 91 determinação dinâmica da constante K da mola 78 diagrama de forças 41, 55 diferença volumétrica 17 diferenciação entre força e pressão 87 dinamômetro 21, 35 dinamômetro circular de mola espiral 22 dinamômetro tubular de fixação magnética 21 dinamômetros retângulares 21 dinamômetros tubulares 21 E elongação 34 elongação versus força deformadora 34, 35 empuxo 80, 81, 82 energia 72 energia cinética 73 energia cinética (energia de movimento) 72 energia cinética total 96 energia mecânica num sistema carga mola helicoidal 71 energia potencial elástica 72, 73, 76 energia potencial inicial 96 equação de definição do MHS 74 equação diferencial que define o MHS 74, 75 equação diferencial que define o MHS executado por 75 equação em seno do MHS 76 equilibrante de um sistema de forças colineares 40 equilíbrio de um corpo rígido 56, 58 equilíbrio de um corpo rígido extenso 58 equilíbrio estático de um corpo rígido 59 equilíbrio estável 60 equilíbrio indiferente 60 equilíbrio instável 61 equilíbrio vetorial 40 erro acidental 30 erro de paralaxe 33 erro de uma medida 30 erro grosseiro 30 erro instrumental ou desvio avaliado 31 erro relativo percentual 31 erro sistemático 30 espécies de grandezas 28 F fluido 82 fonte de alimentação CC - Cavalcante 26 força 40, 66 força de reação 67 força de tensão (força de tração, stress) 34, 35 força de tração 34, 35 força denominada empuxo 80 força equilibrante 36, 40, 41, 47 força equilibrante de um sistema de duas forças 46, 48, 50, 52, 54 força motora 39, 43 força resistente 36, 37, 38, 42 força restauradora 67, 68, 74 força resultante 40, 41, 46, 48, 50 força resultante e suas componentes 41 força resultante externa 59 forças colineares 40 forças coplanares concorrentes 46, 48, 50, 52, 54 forças coplanares concorrentes de módulos iguais 52, 54 frequência do MHS 75 frequência do oscilador massa e mola 78 frequência do pêndulo simples 64 6

7 G Gauss, Karl Friedrich ( grandeza 28 grandeza conservativa 24 grandezas derivadas grandezas escalares 40 grandezas físicas 28 grandezas fundamentais grandezas mensuráveis 28 grandezas vetoriais 40 grau de alongamento da borracha 35 H Hertz 64 histerese elástica 35 I imprecisão máxima da medida do alcance 20, 91 impulsão 97 incerteza 20 incerteza da medida 31 incerteza da medida do alcance 91 incompressível 23 inércia de rotação 24 influência da densidade no valor do empuxo 84 J Joule (J) 71 K Karl Friedrich Gauss 31 L lançamento de um projétil 19 lei das massas e das substâncias pendulares 65 lei de Hooke 75 lei do isocronismo para pequenas oscilações do pên 64 lei dos comprimentos do pêndulo simples 65 limite de elasticidade do corpo 34 M máquina simples 37 massa específica 83 medição 28 medição direta 29 medição indireta 30 medida 28, 29 medidor de forças 35 medir 28 metro 28 MHS (movimento harmônico simples) 74 MHS executado por um oscilador massa e mola 74, 77 molas helicoidais em paralelo 70 molas helicoidais em série 69 momento de inércia (inércia das rotações) 24 momento de inércia em torno do diâmetro da esfera 94 momento de um binário 23 momento de uma força 24 momento resultante 57 momentum (quantidade de movimento) 24 momentum está intimamente relacionado com a força 24 momentum total de um sistema de partículas 24 móvel de referência 74 movimento bidimensional parabólico 97 movimento de rotação 23, 57 movimento de rotação puro de um corpo rígido 23 movimento de translação 23, 57 movimento de translação puro de um corpo rígido 23 movimento em fase 74 movimento real de um corpo 23 múltiplos e submúltiplos das unidades de medida 28 N nível de referência 21 O oscilador massa e mola 77 P padrões internacionais 30 painel de forças 15, 16 par de forças paralelas 23 perda de peso aparente de um corpo imerso 86 período 64 período do MHS 76 período do oscilador massa e mola 78 período do pêndulo simples 64 peso aparente do corpo dentro do líquido 80 peso específico 83, 85 ponto médio da trajetória 76 posição 23 posição de equilíbrio 59, 75 postulado de Gauss 31 precisão de um aparelho 31 pressão 88 princípio da conservação da energia 76 princípio da conservação da energia mecânica 73, 94 princípio da impenetrabilidade da matéria 79, 82 princípio de Arquimedes 81, 82 processo dinâmico para a determinação de K 75 projétil 20 pulsação 76 Q quantidade de movimento 99 quantidade de movimento linear 97 quantidade de movimento numa colisão frontal 100 quantidade de movimento numa colisão lateral 102 queda livre 19, 97 queda real 19 quilograma 28 R raio de giração (raio de inércia) 19 raio de inércia 19 resultado de uma medição 31 resultante de duas ou mais forças 40 roldana 36, 38 roldana fixa 38 roldana fixa é uma máquina simples 38 roldana móvel 36 roldana móvel é uma máquina simples 37 7

8 S segundo 28 sensibilidade 31 Sistema Internacional de Medidas (SI) 28 sólidos transmitem a força externa aplicada 87 stress 34, 35 submúltiplos das unidades de medida 28 T talha exponencial 42 técnica da contagem regressiva compassada 62 tempo médio de reação 62 teorema de Varignon 56 teoria dos erros 29 teoria dos erros, desvios e incertezas 29 terceira lei de Newton 67 torque 24 torque (conjugado, ou momento) 59 torque (ou conjugado, ou momento de uma força 24 trabalho e a energia mecânica 71 trabalho realizado pelo agente externo 71 trabalho realizado por uma força constante 71, 76 trabalho realizado por uma força variável 72, 76 trabalho realizado sobre um sistema 72 transformações energéticas 94 trocas de energia num corpo que oscila numa mola 71 U unidade da constante de elasticidade no SI 67 unidade da densidade (massa específica) no SI 83 unidade da densidade (ou massa específica) 85 unidade da frequência no SI 64 unidade de comprimento no SI 28 unidade de massa no SI 28 unidade de tempo no SI 28 unidade do período no SI 64 V valor mais provável na mensuração 31 valor numérico 28 valor numérico mais provável 31 vantagem mecânica da roldana fixa 38 vantagem mecânica da roldana móvel 36 vantagem mecânica da talha exponencial 43 vantagem mecânica dinâmica 37, 39 vantagem mecânica do cadernal paralelo 44, 45 vantagem mecânica estática ideal 37, 39 vantagem mecânica estática real 37, 39 velocidade angular 94 velocidade de lançamento horizontal 94 velocidade instantânea 74 velocidade linear 94 verdadeiro valor 32 vetor momento de um binário 24 8