Faculdade de Tecnologia de Mogi Mirim Arthur de Azevedo EXPERIMENTO 9

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1 Faculdade de Tecnologia de Mogi Mirim Arthur de Azevedo Roteiro para prática experimental EXPERIMENTO 9 Princípio da Conservação da Energia Mecânica Disciplina: Física Experimental GRUPO DE TRABALHO: Estudante 1 (nome e R.A.) Estudante 2 (nome e R.A.) Estudante 3 (nome e R.A.) Estudante 4 (nome e R.A.) Agosto/2014 E6-1

2 EXPERIMENTO 9 PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA Equipamento: Haste vertical graduada (vermelha), 3 massas e 3 molas em espiral com 2 delas sendo iguais; régua e caderno de anotações. Acessórios: régua, caderno de anotações 1. INTRODUÇÃO Princípio de conservação da energia mecânica estabelece que durantes dois instantes a energia total de um sistema mecânico não se altera, apenas suas contribuições de energias parciais (energia cinética e energia potencial) sofrem variações. Embora a conservação de energia é válida somente para um sistema fechado ou ideal, dentro de determinadas considerações sua aplicação é bastante razoável. Assim, este princípio deve sempre ser o primeiro método à ser pensado na resolução de um problema, a razão para isso é devido sua simplicidade e facilidade de equacionar o problema em consequência de energia ser uma grandeza escalar. O Princípio de Conservação de Energia Mecânica estabelece que: (1) Reescrevendo-o em termos de suas energias parciais, temos que: (2) onde no primeiro membro da equação (2) temos que o primeiro termo refere-se a energia cinética, o segundo a energia potencial elástica e o terceiro a energia potencial gravitacional. Da mesma forma é compreendido o segundo membro da equação (2). Para um sistema não ideal, ou seja, real onde há perdas de energia o princípio pode ser equacionado como segue: (3) E6-2

3 De outro modo, (4) sendo a energia perdida pelo sistema mecânico para o meio sob forma de calor, energia térmica (vibrações atômicas/moleculares) e energia sonora. 1. OBJETIVOS Verificar Princípio de Conservação de Energia Mecânica de modo quantitativo e seus limites de aplicabilidade de um sistema massa-mola. Quantificar a energia dissipada pelo sistema em uma condição pré-determinada. 2. PRINCÍPIO DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA MECÂNICA 2.1. Procedimentos 1) Monte o sistema como na figura 1 abaixo (use apenas uma mola); Figura 1 Montagem do aparato para verificação da conservação de energia mecânica E6-3

4 1) Defina um ponto de referência no próprio suporte e verifique a que posição da escala ele corresponde, esta será denominada de posição inicial. 2) Escolha uma massa adequada para colocar no suporte e verifique (ao colocar a massa para oscilar) o movimento para que ele não seja muito rápido. 3) Desloque o ponto de referência, distendendo a mola ainda mais que o peso da massa, de uma determinada distância utilizando a escala graduada no pedestal. Anote esta distância que será identificada como posição final. 4) Verifique se a mola está paralela ao pedestal e solte a massa observando a posição máxima que a massa atingirá. Anote-a 5) Repita o experimento algumas vezes para identificar os possíveis desvios valores de desvios de posição e estimar as incertezas para o experimento. (quantitativamente calcule o desvio-padrão como uma estimativa de incerteza) 2.2. Análise do experimento: Verificação do princípio de conservação de energia mecânica 1) Dentro da incerteza estimada, a posição máxima que a massa alcançou é a mesma que a posição inicial do suporte? Justifique. _ 2) Utilizando o Princípio de Conservação de Energia Mecânica equacione o sistema. 3) Quantifique os valores das energias parciais que equacionou utilizando os valores reais do sistema e compare os resultados calculados o que você conclui? E6-4

5 4) Quantifique o valor de energia total do sistema. 3. DISSIPAÇÃO DE ENERGIA 3.1. Procedimentos. 1) Repita o experimento como nas etapas anteriores com a seguinte ressalva: anotar a posição final somente ao final do quinto ciclo Análise do experimento: dissipação de energia mecânica 2) Utilizando o Princípio de Conservação de Energia Mecânica equacione o sistema e quantifique a energia dissipada do sistema. Argumente sobre a(s) fonte(s) de dissipação de energia(s) neste caso. 4. ENERGIA CINÉTICA 4.1. Análise e quantificação da energia cinética no sistema massa-mola sob ação da gravidade. 1) Quantifique a energia cinética máxima e a velocidade máxima da massa. E6-5

6 2) Utilize o princípio de conservação da energia mecânica e quantifique a energia total do sistema no ponto onde a velocidade é máxima e compare com a resposta (4) do item 2.2. O que você conclui? E6-6