ESTUDO DA QUEDA DE CORPOS. Relatório
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- Lorena Covalski di Castro
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1 ESTUDO DA QUEDA DE CORPOS Relatório
2 Relatório Resumo Introdução Descrição Experimental Resultados Discussão Conclusão Referências Introdução Descrição Experimental Resultados Discussão Conclusão Referências Resumo Tenha sempre o objetivo do estudo em mente 2
3 Introdução Deve situar o leitor sobre as motivações e embasamentos teóricos utilizados, à frente no relatório, tendo em vista os objetivos do trabalho. 3
4 Introdução - Forças consideradas no movimento de queda de um corpo (forças envolvidas, o que representam, quando devem ser consideradas, etc) Meio pouco viscoso - Modelo de queda livre (o que considera, quando pode ser utilizado, equações decorrentes do modelo que serão utilizadas) Meio viscoso - Lei de Stokes (o que considera, quando pode ser utilizada, equações decorrentes do modelo que serão utilizadas) 4
5 Introdução - Exemplo Um corpo em queda em um meio viscoso sofre a ação de forças contrárias ao seu movimento (Figura 1), como, por exemplo, as forças devido ao empuxo e o atrito 1. A importância de cada força depende, entre outros fatores, das características do meio, tais como densidade e viscosidade. A expressão da força resultante para um corpo em queda em um meio viscoso pode ser descrita de acordo com a Equação 1, onde F é a força resultante, F g é a força peso, F at é a força de atrito e F ep é a força devido ao empuxo. (...) F F g F at F ep (1) 5
6 Introdução - Exemplo Um corpo em queda em um meio viscoso sofre a ação de forças contrárias ao seu movimento (Figura 1), como, por exemplo, as forças devido ao empuxo e o atrito 1. A importância Ligação entre de cada o força texto depende, e a Figura Fonte da informação entre outros fatores, das características do meio, (apresentada no fim do tais como densidade e viscosidade. A expressão da força resultante relatório) para um corpo em queda em um meio viscoso pode ser descrita de acordo com a Equação 1, onde F é a força resultante, F g é a força peso, F at é a força de atrito e F ep é a força devido ao empuxo. (...) Explicação da notação utilizada F F Texto justificado com espaçamento 1.5 g F at F ep (1) Fórmulas centralizadas e enumeradas 6
7 Objetivo - Pode estar dentro da introdução ou ser um tópico a parte; - Um pequeno parágrafo que descreva de forma direta e sucinta o que se deseja estudar com o experimento; - Deve ter claro qual é a motivação do estudo. 7
8 Objetivo - Exemplo: Este trabalho tem como objetivo estudar o movimento de queda de corpos em meios viscosos em duas situações: quando a resistência do meio pode ser considerada como sendo desprezível, e o movimento sendo descrito pelo modelo de queda livre e em um meio com viscosidade e densidade significantes, sendo a força de atrito dada pela Lei de Stokes 8
9 Descrição Experimental - Descrição completa e objetiva dos procedimentos experimentais Arranjo experimental (Não fazer uma lista!); Montagem; Procedimento experimental; Características de instrumentos; Cuidados particulares e detalhes relevantes. 9
10 Descrição Experimental - Tenha em mente que: Esquema 1 Esquema 2 Alguns equipamentos são pouco usuais e difíceis de serem descritos Detalhes experimentais devem ser explicado e justificados. 10
11 Descrição Experimental - Exemplo Para estudar a queda de uma corpo em um meio pouco viscoso, utilizou-se o arranjo experimental descrito na Figura 2. Nele um corpo, em forma de ovo, caia... Utilizou-se uma régua para medir a distância entre as faíscas de duas formas: entre instantes de tempo consecutivos (1-2, 3-4, etc) e entre instantes intercalados pulando uma marca (1-3, 2-4, etc). Nenhum ponto foi utilizado como extremo de dois intervalo, garantindo assim a independência das medidas... No estudo em um meio viscoso, utilizou-se um cilindro de acrílico de aproximadamente 1 m de comprimento e diâmetro interno de 70.24(5) mm cheio de óleo. Esferas metálicas foram lançadas dentro do óleo e tiverem o seu tempo de queda cronometrado quando passavam por uma região selecionada do tubo. A seleção dessa região foi feita considerando-se... 11
12 Descrição Experimental - Exemplo Para estudar a queda de uma corpo em um meio pouco viscoso, utilizou-se o arranjo experimental descrito na Figura 2. Nele um corpo em forma de ovo caia... Utilizou-se uma régua para medir a distância entre as faíscas de duas formas: entre instantes de tempo consecutivos (1-2, 3-4, etc) e entre instantes intercalados pulando uma marca (1-3, 2-4, etc). Nenhum ponto foi utilizado como extremo de dois intervalo, garantindo assim a independência das medidas... No estudo em um meio viscoso, utilizou-se um cilindro de acrílico de aproximadamente 1 m de comprimento e diâmetro interno de 70.24(5) mm cheio de óleo. Esferas metálicas foram lançadas dentro do óleo e tiverem o seu tempo de queda cronometrado quando passavam por uma região selecionada do tubo. A seleção dessa região foi feita considerando-se... Cuidados experimentais 12
13 Descrição Experimental - Exemplo Para estudar a queda de uma cormo em um meio pouco viscoso, utilizou-se o arranjo experimental descrito na Figura 2. Nele um corpo ovoide caia... Utilizou-se uma régua para medir a distância entre as faíscas de duas formas: entre instantes de tempo consecutivos (1-2, 3-4, etc) e entre instantes intercalados, pulando uma marca (1-3, 2-4, etc). Nenhum ponto foi utilizado como extremo de dois intervalo, garantindo assim a independência das medidas... No estudo em um meio viscoso, utilizou-se um cilindro de acrílico de aproximadamente 1 m de comprimento e diâmetro interno de 70.24(5) mm cheio de óleo. Esferas metálicas foram lançadas dentro do óleo e tiverem o seu tempo de queda cronometrado quando passavam por uma região selecionada do tubo. A seleção dessa região foi feita considerando-se... Ilustrações relevantes 13
14 Descrição Experimental - Exemplo Para estudar a queda de uma corpo em um meio pouco viscoso, utilizou-se o arranjo experimental descrito na Figura 2. Nele um corpo em forma de ovo caia... Utilizou-se uma régua para medir a distância entre as faíscas de duas formas: entre estantes de tempo consecutivos (1-2, 3-4, etc) e entre instantes intercalados, pulando uma marca (1-3, 2-4, etc). Nenhum ponto foi utilizado como extremo de dois intervalo, garantindo assim a independência das medidas... No estudo em um meio viscoso, utilizou-se um cilindro de acrílico de aproximadamente 1 m de comprimento e diâmetro interno de 70.24(5) mm cheio de óleo. Esferas metálicas foram lançadas dentro do óleo e tiverem o seu tempo de queda cronometrado quando passavam por uma região selecionada do tubo. A seleção dessa região foi feita considerando-se... Grandezas com unidade e incerteza 14
15 Resultados Deve conter: - Os gráfico e tabelas relevantes; - Comentários sobre os porquês de cada etapa e os valores obtidos. Tabelas extensas ou com dados utilizados de forma indireta devem ser apresentadas em anexos 15
16 Resultados Exemplo Na Tabela 2 são apresentados os valores de raio médio e tempo médio de queda para os 10 grupos de esferas estudados. Os valores de tempo de queda de cada umas das esferas são apresentados no anexo B. (...) Para cada grupo de esferas foi calculado a velocidade limite, o valor da constante de Landerburg (Equação 4), e a velocidade corrigida, Tabela 3. Os valores obtidos mostram que correção de Landerburg é mais significante para as esferas... Esse fato pode ser observado comparando-se a Figura 5 e a Figura 6, que apresentam o gráfico da velocidade limite e velocidade corrigida pelo raio ao quadrado, respectivamente. (...) 16
17 Resultados Exemplo Na Tabela 2 são apresentados os valores de raio médio e tempo médio de queda para os 10 grupos de esferas estudados. Os valores de tempo de queda de cada umas das esferas são apresentados no Anexo B. (...) Referência de onde os dados podem ser encontrados Para cada grupo de esferas foi calculado a velocidade limite, o valor da constante de Landerburg (expressão 4), e a velocidade corrigida, Tabela 3. Os valores obtidos mostram que correção de Landerburg é mais significante para as esferas... Esse fato pode ser observado comparando-se a Figura 5 e a Figura 6, que apresentam o gráfico da velocidade limite e velocidade corrigida pelo raio ao quadrado, respectivamente. (...) 17
18 Resultados Exemplo Na Tabela 2 são apresentados os valores de raio médio e tempo médio de queda para os 10 grupos de esferas estudados. Os valores de tempo de queda de cada umas das esferas são apresentados no anexo B. (...) Referência de qual equacão foi utilizada Para cada grupo de esferas foi calculado a velocidade limite, o valor da constante de Landerburg (Equação 4), e a velocidade corrigida, na Tabela 3. Os valores obtidos mostram que correção de Landerburg é mais significante para as esferas... Esse fato pode ser observado comparando-se a Figura 5 e a Figura 6, que apresentam o gráfico da velocidade limite e velocidade corrigida pelo raio ao quadrado, respectivamente. (...) 18
19 Resultados Exemplo Na Tabela 2 são apresentados os valores de raio médio e tempo médio de queda para os 10 grupos de esferas estudados. Os valores de tempo de queda de cada umas das esferas são apresentados no anexo B. (...) Comentário sobre o resultado encontrado Para cada grupo de esferas foi calculado a velocidade limite, o valor da constante de Landerburg (Equação 4), e a velocidade corrigida, na Tabela 3. Os valores obtidos mostram que correção de Landerburg é mais significante para as esferas... Esse fato pode ser observado comparando-se a Figura 5 e a Figura 6, que apresentam o gráfico da velocidade limite e velocidade corrigida pelo raio ao quadrado, respectivamente. (...) 19
20 Resultados Exemplo Na Tabela 2 são apresentados os valores de raio médio e tempo médio de queda para os 10 grupos de esferas estudados. Os valores de tempo de queda de cada Referência a gráficos e tabelas umas das esferas são apresentados no anexo B. (...) Para cada grupo de esferas foi calculado a velocidade limite, o valor da constante de Landerburg (Equação 4), e a velocidade corrigida, Tabela 3. Os valores obtidos mostram que correção de Landerburg é mais significante para as esferas... Esse fato pode ser observado comparando-se a Figura 5 e a Figura 6, que apresentam o gráfico da velocidade limite e velocidade corrigida pelo raio ao quadrado, respectivamente. (...) 20
21 Discussão Argumentar se os objetivos foram atingidos ou não; Comparação com valores de referência e realizar a análise crítica dos resultados; Sugestões para melhorias e comentários pertinentes sobre o experimento; Explicar o que deu errado! 21
22 Discussão Exemplo Em ambos os métodos de medidas propostos, os valores obtidos para a gravidade não foram compatíveis com o valor fornecido pelo IAG (valor) dentro de três incertezas. Isso sugere que o modelo de queda livre não descreve bem o movimento de queda de um corpo no ar, e existe uma outra força agindo sobre o corpo. Considerandose que o empuxo no ar é muito pequeno, e... O valor da viscosidade obtidos com a Lei de Stokes mostrou-se incompatível com a viscosidade do óleo a 22 ºC considerando três incertezas, entretanto o valor encontrado é compatível com a temperatura do óleo a 18 ºC, indicando que pode ter ocorrido um erro na medição da temperatura. Outra hipótese é que o óleo utilizado não seja o mesmo que o Lubrax MGI 22
23 Discussão Exemplo Em ambos os métodos de medidas propostos, os valores obtidos para a gravidade não foram compatíveis com o valor fornecido pelo IAG (valor) dentro de três incertezas. Isso sugere que o modelo de queda livre não descreve bem o movimento de queda de um corpo no ar, e existe uma outra força agindo sobre o corpo. Considerando-se que o empuxo no ar é muito pequeno, e... Compatibilidade dos dados O valor da viscosidade obtidos com a Lei de Stokes mostrou-se incompatível com a viscosidade do óleo a 22 ºC considerando três incertezas, entretanto o valor encontrado é compatível com a temperatura do óleo a 18 ºC, indicando que pode ter ocorrido um erro na medição da temperatura. Outra hipótese é que o óleo utilizado não seja o mesmo que o Lubrax MGI 23
24 Discussão Exemplo Hipóteses e considerações Em ambos os métodos de medidas propostos, os valores obtidos para a gravidade não foram compatíveis com o valor fornecido pelo IAG (valor) dentro de três incertezas. Isso sugere que o modelo de queda livre não descreve bem o movimento de queda de um corpo no ar, e existe uma outra força agindo sobre o corpo. Considerando-se que o empuxo no ar é muito pequeno, e... O valor da viscosidade obtidos com a Lei de Stokes mostrou-se incompatível com a viscosidade do óleo a 22 ºC considerando três incertezas, entretanto o valor encontrado é compatível com a temperatura do óleo a 18 ºC, indicando que pode ter ocorrido um erro na medição da temperatura. Outra hipótese é que o óleo utilizado não seja o mesmo que o Lubrax MGI 24
25 Conclusão - Não deve conter frases como: A experiência foi um sucesso... Deu tudo certo! Não foi possível realizar o experimento... - Um parágrafo; - Responde aos objetivos. 25
26 Conclusão Exemplo Foi possível verificar a diferença entre a queda de um corpo em um meio fluido pouco viscoso, e com viscosidade relevante. O modelo de queda livre não se mostrou adequado para descrever a queda de um corpo no ar, indicando que outras forças devem ser consideradas. A Lei de Stokes foi uma aproximação válida para descrever o modelo de queda das esferas de metal até o valor crítico XXX do número de Reynolds, corresponde a esfera de raio XX. 26
27 Conclusão Exemplo Foi possível verificar a diferença entre a queda de um corpo em um meio fluido pouco viscoso, e com viscosidade relevante. O modelo de queda livre não se mostrou adequado para descrever a queda de um corpo no ar, indicando que outras forças devem ser consideradas. A Lei de Stokes foi uma aproximação válida para descrever o modelo que queda das esferas de metal até o valor crítico XXX do número de Reynolds, corresponde a esfera de raio XX. Principais resultados 27
28 FEP114 - Aula 4 - Exp 1 - Estudo da queda de corpos Resumo Deve conter os objetivos do trabalho, método utilizado. e as principais resultados e conclusões. 28
29 Resumo Exemplo: Como o objetivo de estudar a queda de corpos em meios viscosos foi feita a verificação se o modelo de queda livre descreve a queda de um corpo em um meio pouco viscoso como o ar e que a Lei de Stokes descreve a queda de bolinhas de diferentes diâmetros, em um meio fluido de viscosidade relevante como o óleo. As hipóteses foram testadas através de ajustes dos dados por meio dos quais foram obtidos o valor da gravidade, no modelo de queda livre, e a densidade de óleo, pela Lei de Stokes. O valor da gravidade encontrada pelo modelo (XXX) não foi compatível com o valor esperado (XXX). Já a lei de Stokes mostrou-se uma aproximação válida para descrever o modelo de queda das esferas de metal no óleo, até o valor crítico XXX do número de Reynolds. 29
30 Resumo Exemplo: Como o objetivo de estudar a queda de corpos em meios viscosos, foi feita a verificação se o modelo de queda livre descreve a queda de um corpo em um meio pouco viscoso como o ar e se a Lei de Stokes descreve a queda de bolinhas de diferentes diâmetro em uma meio fluido de viscosidade relevante como o óleo. As hipóteses foram testadas através de ajustes dos dados por meio dos quais formam Objetivos obtidos o valor da gravidade, no modelo de queda livre, e a densidade de óleo, pela Lei de Stokes. O valor da gravidade encontrada pelo modelo (XXX) não foi compatível com o valor esperado (XXX). Já a lei de Stokes mostrou-se uma aproximação válida para descrever o modelo de queda das esferas de metal no óleo, até o valor crítico XXX do número de Reynolds. 30
31 Resumo Exemplo: Como o objetivo de estudar a queda de corpos em meios viscosos, foi feita a verificação se o modelo de queda livre descreve a queda de um corpo em um meio Método utilizado pouco viscoso como o ar e se a Lei de Stokes descreve a queda de bolinhas de diferentes diâmetro em uma meio fluido de viscosidade relevante como o óleo. As hipóteses foram testadas através de ajustes dos dados por meio dos quais formam obtidos o valor da gravidade, no modelo de queda livre e a densidade de óleo, pela Lei de Stokes. O valor da gravidade encontrada pelo modelo (XXX) não foi compatível com o valor esperado (XXX). Já a lei de Stokes mostrou-se uma aproximação válida para descrever o modelo de queda das esferas de metal no óleo, até o valor crítico XXX do número de Reynolds. 31
32 Resumo Exemplo: Como o objetivo de estudar a queda de corpos em meios viscosos, foi feita a verificação se o modelo de queda livre descreve a queda de um corpo em um meio Principais resultados e conclusões pouco viscoso como o ar e se a Lei de Stokes descreve a queda de bolinhas de diferentes diâmetro em uma meio fluido de viscosidade relevante como o óleo. As hipóteses foram testadas através de ajustes dos dados por meio dos quais forma obtidos o valor da gravidade, no modelo de queda livre e a densidade de óleo, pela Lei de Stokes. O valor da gravidade encontrada pelo modelo (XXX) não foi compatível com o valor esperado (XXX). Já a lei de Stokes mostrou-se uma aproximação válida para descrever o modelo que queda de bolinhas de metal no óleo, até o valor crítico XXX do número de Reynolds. 32
33 Referências 1. M.A.F. Gomes, Am. J. Phys. 55 (1987) H.M. Nussenzweig, Curso de Física Básica, Vol. 1, cap. 6, Editora Edgard Blücher Ltda, São Paulo, acessado em 24 de abril de Atenção às fontes utilizadas! 33
34 Tabelas Tabela 1 Diâmetro das esferas medidos com um paquímetro. D 1 (0,02) mm D 3 (0,02) mm D 3 (0,02) mm 60,00 102,86 141,10 60,00 102,86 142,12 60,00 102,86 141,10 Identificação Descrição Categorias e Unidades; Valores CUIDADO COM OS ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS! 34
35 Distribuição dos tempos para todos os cartões 80 t 2médio Freqüência s 1 t 1médio s 1 s 2 s ,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 8,2 8,4 8,6 8,8 Tempo(s) Figura 5: Histograma dos tempos para todos os cartões, com discriminação do valor médio de cada pico (t 1médio e t 2médio ) e representação dos respectivos desvios padrões s 1 e s 2.
36 Escala EXEMPLO DE HISTOGRAMAS Distribuição dos tempos para os cartões azuis Título 40 t 2médio 30 Identificar eixos e unidades Freqüência t 1médio s 1 s 1 s 2 s 2 0 Identificação 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 8,2 8,4 8,6 8,8 Legenda Tempo(s) Figura 3: Histograma dos tempos para os cartões azuis, com discriminação do valor médio de cada pico (t 1médio e t 2médio ) e representação dos respectivos desvios padrões s 1 e s 2.
37 Escala Distribuição dos tempos para os cartões verdes t 2médio Freqüência 20 t 1médio s 2 s 2 s 1 s ,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 8,2 8,4 8,6 8,8 Tempo(s) Figura 4: Histograma dos tempos para os cartões verdes, com discriminação do valor médio de cada pico (t 1médio e t 2médio ) e representação dos respectivos desvios padrões s 1 e s 2.
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