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Experimento de Conservação de Energia: Determinação da Energia Cinética e Potencial, Notas de aula de Engenharia Mecânica

Universidade Federal do Amazonas (UFAM)Engenharia Mecânica

Documento do instituto superior de engenharia do porto que descreve um experimento para determinar a energia cinética de rotação e translação, e a energia potencial gravítica, utilizando uma massa pendente e uma plataforma rotativa. O documento fornece objetivos, introdução teórica, material necessário, procedimento e questões relacionadas aos conceitos de energia cinética, energia potencial e conservação da energia.

Tipologia: Notas de aula

2013

Compartilhado em 18/10/2013

jose-cruz-7
jose-cruz-7 🇧🇷

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Instituto Superior de Engenharia do Porto – Departamento de Física
Rua Dr. António Bernardino de Almeida, 431
4200-072 Porto. Tel. 228 340 500. Fax: 228 321 159
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Baixe Experimento de Conservação de Energia: Determinação da Energia Cinética e Potencial e outras Notas de aula em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity!

Instituto Superior de Engenharia do Porto – Departamento de Física Rua Dr. António Bernardino de Almeida, 431 4200-072 Porto. Tel. 228 340 500. Fax: 228 321 159

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Conservação de Energia

Versão: 03 Data: 06/08/

Departamento de Física Página 2/

Objectivos:

  • Determinação da energia cinética de rotação e translação;
  • Determinação da energia potencial gravítica;
  • Verificação do princípio da conservação da energia.

Introdução Teórica

O estudo das diferentes formas de energia e das suas transformações possíveis, levou ao estabelecimento do Princípio da Conservação de Energia que se traduz no seguinte: A energia não pode ser criada ou destruída; pode sim ser transformada de uma forma noutra, mantendo-se inalterada a quantidade total de energia.

Nesta experiência será usada uma massa pendente para aplicar um binário constante a uma plataforma rotativa. À medida que a massa cai, perde energia potencial gravítica. Esta energia é ganha pela plataforma sob a forma de energia cinética rotacional. Medindo a energia perdida pela massa e a energia ganha pela plataforma, será possível avaliar se a energia é conservada.

Material Necessário

  • Base metálica com suportes de altura regulável;
  • Plataforma com roldanas;
  • Roldana livre;
  • Photogate e respectivo suporte;
  • Suporte para fixação do photogate à plataforma;
  • Suporte para massas e série de massas;
  • Fio;
  • Nível;
  • Fita métrica;
  • Paquímetro.

Conservação de Energia

DEFI-NRM-

Conservação de Energia

Versão: 03 Data: 06/08/

Departamento de Física Página 4/

  1. No photogate escolha a opção Gate. Neste modo de operação será registado o tempo durante o qual o cartão interrompeu o sensor do photogate. Calcule a velocidade angular ωωωωmáx da plataforma e registe o seu valor na tabela.
  2. Solte o conjunto suporte + massa e meça a altura h 2 a que fica o conjunto do solo quando o fio se encontra completamente esticado.
  3. Repetir as medições três vezes, mantendo h 1 constante.
  4. Repetir os pontos 5 a 9, alterando a massa adicionada para 100, 150 e 200 g. Para cada ensaio calcule a energia potencial gravítica (EPG = mgh) perdida pela massa em queda. Calcule também a energia cinética de rotação (ECR=ΙωΙωΙωΙω^2222 /2) pela plataforma rotativa (momento de inércia da plataforma: ΙΙΙΙ=7,75x10-3^ kg.m^2 ). A energia foi conservada? Justifique a sua resposta.
  5. Parte da energia potencial gravítica foi convertida em energia cinética de translação

(ECT=mv^2 /2) da massa em queda. Para determinar esta energia, calcule vmáx = r ω máx , em

que r é o raio da roldana e adicione-a à energia cinética de rotação. E agora a energia foi conservada? Justifique.

Outras Informações

  • Optimize a posição do cartão com a secção de um radiano para que o último tempo registado no photogate seja o mais próximo possível do instante em que o conjunto suporte
    • massa atinge a altura mínima (situação em que a energia cinética de rotação é máxima).
  • Certifique-se que ao enrolar o fio este não fica sobreposto.
  • A altura h 2 varia à medida que o fio desenrola e estica. Meça esta altura em cada ensaio para uma melhor precisão dos resultados.

Referências Bibliográficas

  • Instruction Manual and Experiment guide for the PASCO scientific model ME-
  • Alonso e Finn, “Física”
  • Tipler, “Física para Cientistas e Engenheiros”, volume 1
  • Serway, “Física I, Mecânica e Gravitação”

Conservação de Energia – Anexo A

Versão: 03 Data: 06/08/

Nº Mec.: Nome: Nº Mec.: Nome: Nº Mec.: Nome:

  • i -

Curso: Disciplina:

Ano: Turma: Grupo #:

Data da realização: Data de entrega:

Tabelas

Tabela 1: Registo dos Aparelhos de Medida Aparelhos Unidades Resolução Erro de Leitura

Tabela 2: Leituras Ensaio r m h 1 h 2 ωωωωmax ∆∆∆∆EPG ECR ECT ECR+ECT

Conservação de Energia

Anexo A

DEFI-NRM-