UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
FÍSICA EXPERIMENTAL BÁSICA: MECÂNICA - PS4
ELIAS MIRANDA NACIF ROCHA
VITOR AUGUSTO FERNANDES MOREIRA
JOÃO HENRIQUE COSTA MOREIRA
RELATÓRIO EXPERIMENTO DAS FORÇAS IMPULSIVAS
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RELATÓRIO EXPERIMENTO DAS FORÇAS IMPULSIVAS, Trabalhos de Física
Relatório sobre um experimento que se baseia na análise das forças que atuam sobre um objeto em diferentes momentos, considerando que esse objeto seja solto de uma determinada altura enquanto está amarrado por uma corda de nylon ou algodão. A partir dessa análise conseguimos enxergar na prática o Teorema do impulso e calcularmos a perda percentual de energia para cada uma das cordas.
Tipologia: Trabalhos
2022
1 / 8
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
FÍSICA EXPERIMENTAL BÁSICA: MECÂNICA - PS
ELIAS MIRANDA NACIF ROCHA
VITOR AUGUSTO FERNANDES MOREIRA
JOÃO HENRIQUE COSTA MOREIRA
RELATÓRIO EXPERIMENTO DAS FORÇAS IMPULSIVAS
Belo Horizonte – MG
1. INTRODUÇÃO
Esse experimento se baseia na análise das forças que atuam sobre um objeto em
diferentes momentos, considerando que esse objeto seja solto de uma determinada altura
enquanto está amarrado por uma corda de nylon ou algodão.
A partir dessa análise conseguimos enxergar na prática o Teorema do impulso e
calcularmos a perda percentual de energia para cada uma das cordas.
2. OBJETIVO
Medir e analisar a força de tração sobre um fio ao ser esticado bruscamente.
3. MATERIAL UTILIZADO
Os materiais utilizados nesse procedimento foi:
● Objeto de massa (100 ±0,5)g
● Fio de Nylon
● Fio de algodão
● Régua milimetrada
● Sensor de força (máx. 50N, resolução 0,002N)
● Computador com interface e software ligado ao sensor
4. PROCEDIMENTO
Primeiro utilizamos a montagem com o fio de algodão e posicionamos o objeto a uma
altura de 20cm e realizamos a aquisição dos dados nesse ponto. Após isso soltamos o objeto e
geramos um gráfico da tensão no fio em função do tempo no computador. Após isso repetimos o
mesmo processo com a montagem com o fio de nylon.
A partir desses gráficos gerados conseguimos obter os valores necessários para calcular
as forças e velocidades em cada instante do experimento.
5. DADOS OBTIDOS:
Figura 3 - Primeiro Vale Equivalente ao Fio de Nylon
Área dos Gráficos:
Fio de Algodão (0.30 ± 0.02) N s*
Fio de Nylon (0.26 ± 0.01) N s*
6. RESULTADOS
6.1. Esboço das Forças:
As forças que são encontradas exercendo influência no sistema estudados são melhor
representadas no esquema abaixo:
Figura 4 - Esboço das Forças Atuantes no Sistema
6.2. Perda Percentual de Energia:
Massa = (100,0 ± 0,5) g ou (0,1 ± 0,0005) kg
Altura = (20 ± 1) cm ou (0,20 ± 0,01) m
Gravidade = (9,78 ± 0,05) m/s²
∆𝐸𝑝𝑔
𝐸𝑝𝑔
= (
∆𝑚
𝑚
)² + (
∆𝑔
𝑔
)² + (
∆ℎ
ℎ
)² → ∆𝐸𝑝𝑔1 = (𝑚 * 𝑔 * ℎ)² * [(
∆𝑚
𝑚
)² + (
∆𝑔
𝑔
)² + (
∆ℎ
ℎ
)²
∆𝐸𝑝𝑔1 = (𝑔 * ℎ)² * (∆𝑚)² + (𝑚 * ℎ)² * (∆𝑔)² + (𝑚 * 𝑔)² * (∆ℎ)²
∆𝐸𝑝𝑔1 = (9, 78 * 0, 2)² * (0, 0005)² + (0, 1 * 0, 2)² * (0, 05)² + (0, 1 * 9, 78)² * (0, 01)²
Epg1 = (0,196 ± 0,009) J
1
2
Cálculo da velocidade inicial
(As massas se cancelam)
1
2
∆𝑣𝑖
𝑣𝑖
∆𝑔
𝑔
∆ℎ
ℎ
∆𝑣𝑖 = (2 * 𝑔 * ℎ)² * [(
∆𝑔
𝑔
)² + (
∆ℎ
ℎ
)²]
Velocidade inicial = (1,978 ± 0,196) m/s
Cálculo da velocidade final
Impulso algodão = (-0.30 ± 0.02) N s*
Impulso nylon = (-0.26 ± 0.01) N s*
𝐼
𝑚
∆𝐸𝑐 = (
𝑣² 2
)² * (∆𝑚)² + (𝑚 * 𝑣)² * (∆𝑣)²
∆𝐸𝑐𝐴𝑙𝑔𝑜𝑑𝑎𝑜 = ( 0,
(−1,022)² 2
)² * (0, 0005)² + (0, 1 * (− 1, 022))
2
- (0, 212)² =
𝐸𝑐𝐴𝑙𝑔𝑜𝑑ã𝑜 =
1 2
- 0, 1 * (− 1, 022)² = 0, 052 𝐽
EcAlgodão = (0,052 ± 0,022) J
(−0,622)²
2
2
- (0, 124)² =
1
2
EcNylon = (0,019 ± 0,008) J
Comparando ambos os valores com o valor da Energia Cinética inicial sendo igual a 0,196 J é
possível afirmar que:
(𝐸𝑐1 − 𝐸𝑐𝑋)*
𝐸𝑐
∆𝑃𝑒𝑟𝑑𝑎
𝑃𝑒𝑟𝑑𝑎
∆𝐸𝑐
𝐸𝑐
(𝐸𝑐1 − 𝐸𝑐𝑋)*
𝐸𝑐
)² * [(∆𝐸𝑐1)² + (∆𝐸𝑐𝑋)² + (
∆𝐸𝑐
𝐸𝑐
)²]
(𝐸𝑐1 − 𝐸𝑐𝑋)*
𝐸𝑐
(𝐸𝑐1 − 𝐸𝑐𝑋)*
𝐸𝑐
(...) + (
(𝐸𝑐1 − 𝐸𝑐𝑋)*
𝐸𝑐
)² * (
∆𝐸𝑐
𝐸𝑐
)²
(𝐸𝑐1 − 𝐸𝑐𝑋)*
𝐸𝑐
(𝐸𝑐1 − 𝐸𝑐𝑋)*
𝐸𝑐
(...) + (
(𝐸𝑐1 − 𝐸𝑐𝑋)*
(𝐸𝑐1)
2 )²^ * (∆𝐸𝑐1)²
𝑃𝑒𝑟𝑑𝑎𝐴𝑙𝑔𝑜𝑑𝑎𝑜 =
(0,196 − 0,052)* 0,
= 73, 47
(0,196 − 0,052)*
0,
(0,196 − 0,052)*
0,
(...) + (
(0,196 − 0,052)*
(0,196)
2 )²^ * (∆0, 009)²^ = 3, 79
No fio de algodão a perda percentual de energia foi de: (73,47 ± 3,79)% ;
(0,196 − 0,019)*
0,
(0,196 − 0,019)*
0,
(0,196 − 0,019)*
0,
(...) + (
(0,196 − 0,019)*
(0,196)
2 )²^ * (∆0, 009)²^ = 4, 29
No fio de nylon a perda percentual de energia foi de: (90,31 ± 4,29)%.
6.3. Tensão Máxima dos Fios:
Força de Tensão Máxima : 𝑇 = − (𝐹 𝑟
𝐹 máximo (Fio de Algodão): 𝑟
− 22. 0521 [𝑁]
𝐹 máximo (Fio de Nylon): 𝑟
− 25. 6508 [𝑁]
Peso : 0. 05 𝑘𝑔[ ] * − 9. 78
𝑚
𝑠
2
= − 0. 489 [𝑁]
T máximo (Fio de Algodão): (22. 5±0. 1) [𝑁]
T máximo (Fio de Nylon): (26. 1±0. 1) [𝑁]
7. DISCUSSÃO:
Seria mais conveniente saltar com a corda 2, pois não haveria uma variação de força tão
repentina e brusca como na 1, podendo ocasionar acidentes.
8. CONCLUSÃO
Desse modo, os resultados alcançados por meio dos experimentos e das formulações
matemáticas utilizadas, nos levam a concluir uma relação condizente com a realidade e coerente
com achados anteriores entre as forças impulsivas nos dois sistemas analisados. Portanto,
conclui-se, então, que o experimento utilizado, somado ao uso devido das formulações
matemáticas de seus dados obtidos, permitiu que o processo pudesse ser considerado um sucesso.