Pêndulo de Newton um relatório | Provas ENEM Física

Eduardo Santana de alencar,

Isabela Taysa Leal Viana

Maiara Cristina Ferreira de Oliveira

Professora: Tânia Maria Coelho

Colegiado de Engenharia de Produção

Universidade Estadual do Paraná/Campo Mourão

Este relatório tem como objetivo analisar teoricamente o pêndulo de Newton

correlacionando o mesmo com a teoria da conservação de Energia na qual estabelece que a

quantidade total de energia em um sistema isolado permanece constante, e do momento

linear, procuramos também solucionar nossos objetivos dos quais são os tipos de energias

presentes no experimento, se a conservação do momento presente no movimento, se o

pêndulo se mantém sempre em movimento, e também se somente o número esfera que sobe

de um lado é igual ao número que sobe do outro lado do pêndulo, ao pesquisarmos sobre os

objetivos chegamos a conclusão que o pêndulo que ao levantarmos o pêndulo ele armazena

energia potencial gravitacional mais ao descermos sua energia vai se transformando em

energia cinética, vimos também que por conta da resistência do ar sua força vai se

dissipando até parar.

Introdução

Segundo a primeira lei de Newton, todo o

corpo tem tendência a permanecer em repouso

ou em Movimento Retilíneo Uniforme, no

caso de as resultantes atuantes sobre o mesmo

serem nulas.O momento linear total de um

sistema que é formado por dois corpos é

conservado somente se a força total externa

agente sobre eles for nula.

A equação mostrada é vetorial, podendo ser

válida de componente a componente. Por

exemplo, para a componente x:

Se a componente x da força for nula, podemos

dizer que o momento linear total se conservou

somente na direção x, não nas outras direções.

Um exemplo disso é o Pêndulo de Newton

apresentado na figura 1.

figura 1: Exemplo de um Pêndulo de Newton

Se elevarmos uma esfera e soltá-la, ocorrerá

uma sequência de colisões e somente a

permanecerá em repouso. Quando esta voltar,

a bolinha solta inicialmente sobe e assim o

movimento se repete diversas vezes, até que

eventualmente todas as bolinhas entrem em

repouso. Se soltarmos duas bolinhas ao mesmo

tempo, verificamos que as duas últimas sobem

e assim por diante.

Energia cinética

A energia cinética é uma forma de energia

associada ao movimento. Definimos a energia

cinética ( Eo) do corpo por:

Eo=m v ²

(1)

m = massa da partícula (kg no SI)

v = velocidade (m/s no SI)

Teorema da energia cinética

Consideremos um corpo em movimento, sob

a ação de um número qualquer de forças.

Suponhamos que um certo instante o corpo

tenha energia cinética ECi (energia cinética

inicial) e algum tempo depois tenha energia

cinética ECf (energia cinética final). [1]

É possível demonstrar que o trabalho total

realizado sobre o corpo é igual à variação da

energia cinética:

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Eduardo Santana de alencar, Isabela Taysa Leal Viana Maiara Cristina Ferreira de Oliveira Professora: Tânia Maria Coelho Colegiado de Engenharia de Produção Universidade Estadual do Paraná/Campo Mourão Este relatório tem como objetivo analisar teoricamente o pêndulo de Newton correlacionando o mesmo com a teoria da conservação de Energia na qual estabelece que a quantidade total de energia em um sistema isolado permanece constante, e do momento linear, procuramos também solucionar nossos objetivos dos quais são os tipos de energias presentes no experimento, se a conservação do momento presente no movimento, se o pêndulo se mantém sempre em movimento, e também se somente o número esfera que sobe de um lado é igual ao número que sobe do outro lado do pêndulo, ao pesquisarmos sobre os objetivos chegamos a conclusão que o pêndulo que ao levantarmos o pêndulo ele armazena energia potencial gravitacional mais ao descermos sua energia vai se transformando em energia cinética, vimos também que por conta da resistência do ar sua força vai se dissipando até parar. Introdução Segundo a primeira lei de Newton, todo o corpo tem tendência a permanecer em repouso ou em Movimento Retilíneo Uniforme, no caso de as resultantes atuantes sobre o mesmo serem nulas.O momento linear total de um sistema que é formado por dois corpos é conservado somente se a força total externa agente sobre eles for nula. A equação mostrada é vetorial, podendo ser válida de componente a componente. Por exemplo, para a componente x: Se a componente x da força for nula, podemos dizer que o momento linear total se conservou somente na direção x, não nas outras direções. Um exemplo disso é o Pêndulo de Newton apresentado na figura 1. figura 1: Exemplo de um Pêndulo de Newton Se elevarmos uma esfera e soltá-la, ocorrerá uma sequência de colisões e somente a permanecerá em repouso. Quando esta voltar, a bolinha solta inicialmente sobe e assim o movimento se repete diversas vezes, até que eventualmente todas as bolinhas entrem em repouso. Se soltarmos duas bolinhas ao mesmo tempo, verificamos que as duas últimas sobem e assim por diante. Energia cinética A energia cinética é uma forma de energia associada ao movimento. Definimos a energia cinética ( Eo) do corpo por:

Eo =

m v ²

m = massa da partícula (kg no SI) v = velocidade (m/s no SI) Teorema da energia cinética Consideremos um corpo em movimento, sob a ação de um número qualquer de forças. Suponhamos que um certo instante o corpo tenha energia cinética ECi (energia cinética inicial) e algum tempo depois tenha energia cinética ECf (energia cinética final). [1] É possível demonstrar que o trabalho total realizado sobre o corpo é igual à variação da energia cinética:

Essa propriedade é conhecida como Teorema da Energia Cinética e vale para qualquer tipo de trajetória. Vale também para qualquer tipo de força, isto é, tanto no caso em que as forças são constantes como no caso em que as forças são variáveis. Convém lembrar que o trabalho total pode ser calculado de dois modos: 1°) Calculamos o trabalho de cada força e depois efetuamos a soma:

T total = tf 1 + tf 2 + tf 3 +...

2°) Determinamos primeiramente a força resultante e depois calculamos o trabalho de [1] :

T total = T r

A Energia Potencial Gravitacional é aquela que se origina a partir da interação gravitacional entre o planeta Terra e um corpo que está nele. Ela está ligada com a posição que o objeto ocupa em relação ao referencial previamente estabelecido e, assim como outras formas de energia, pode ser armazenada e transformada. O mais comum é que a Energia Potencial Gravitacional seja convertida em energia cinética, para que o corpo possa se movimentar. A Energia Potencial Gravitacional é estocada por um objeto quando ele é separado de um outro objeto e, entre eles, há uma atração. É por isso que essa energia só existe se tiver altura envolvida, ou seja, uma distância para separar esses dois corpos, de modo que um deles possa armazenar Energia Potencial Gravitacional para transformar em energia cinética mais tarde. [2]

Epg = m. g .h

m = massa g = aceleração da gravidade h = altura (a distância do corpo em relação ao referencial que o está atraindo) O princípio da conservação de energia A conservação da energia mecânica afirma que toda a energia relacionada ao movimento de um corpo é mantida constante quando não atuam sobre ele quaisquer forças dissipativas, tais como as forças de atrito e arrasto. Quando dizemos que a energia mecânica é conservada, isso significa que a soma da energia cinética com a energia potencial é igual em todos os instantes e em qualquer posição. Em outras palavras, nenhuma porção da energia mecânica de um sistema é transformada em outras formas de energia, como a energia térmica. Diante do exposto, de acordo com a lei da conservação da energia mecânica, em um sistema não dissipativo, podemos afirmar que as energias mecânicas em duas posições distintas são iguais. [3]

E i = E f

Quantidade de movimento A quantidade de movimento linear ou momento linear é conhecida como o produto da massa de um corpo por sua velocidade. Q = m ⋅ v No Sistema Internacional, a unidade que representa a quantidade de movimento é quilograma metro por segundo (Kg.m/s). conservação do momento linear Em um sistema isolado (sem ação de forças externas), a quantidade de movimento total se conserva. Qantes = Qdepois ou Qi = Qf Um exemplo simples da conservação da quantidade de movimento é a colisão entre dois veículos. Em colisões desse tipo, desprezando o atrito, as únicas forças atuantes são internas (entre os dois corpos que compõem o sistema). As forças externas presentes são peso e força normal, mas essas forças se anulam, e não geram impulso nos corpos. Procedimento Experimental São necessários para a montagem do experimento cinco bolinhas de massas e tamanhos iguais,barbante e uma armação metálica ou de madeira para que possa prender os pêndulos.

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