SUPERIOR TECNOLOGIA EM

CIÊNCIAS DA COMPUITAÇÃO

Anderson Emidio

Anhanguera BA

ATIVIDADE PRÁTICA
FÍSICA GERAL
 Itabuna
BA 2024

IVO DOS SANTOS VIANA JÚNIOR

ATIVIDADE PRÁTICA
FÍSICA GERAL

Trabalho apresentado à Universidade Anhanguera, como

requisito parcial para a obtenção de média semestral nas
disciplinas norteadoras do semestre letivo.

Tutor (a): Anderson Emidio de Macedo Goncalves

Itabuna BA
2024

1
 SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO...................................................................................................................... 3
2 DESENVOLVIMENTO.........................................................................................................4
2.1 ETAPA 1 - MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO......................4

2.2 ETAPA 2 – PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA.................................13

2.3 ETAPA 3 – LANÇAMENTOS HORIZONTAIS E COLISÕES..................................19

2.4 ETAPA 4 – CALORIMETRIA...................................................................................... 25

3 CONCLUSÃO.....................................................................................................................33

2
1 INTRODUÇÃO

A disciplina de Física Geral desempenha um papel fundamental na formação

de estudantes nas áreas de ciências exatas e engenharia, proporcionando uma
compreensão aprofundada dos princípios que regem o mundo físico ao nosso redor.

O presente portfólio de aula prática de Física Geral concentra-se em quatro

temas essenciais: caracterização do movimento, conservação de energia mecânica,
colisões e fenômenos térmicos. Cada um desses temas desempenha um papel
crucial na compreensão dos fenômenos físicos que ocorrem em nosso cotidiano e
na construção do conhecimento científico.

A primeira etapa das atividades aborda a caracterização do movimento,

explorando conceitos como deslocamento, velocidade média e aceleração média.

A segunda etapa concentra-se na transformação de energia, especificamente

na relação entre energia potencial gravitacional e energia cinética, com destaque
para o princípio da conservação da energia mecânica.

A terceira etapa das atividades envolve o estudo das colisões, abordando

diferentes tipos de colisões e suas características.

Por fim, a quarta etapa concentra-se nos fenômenos térmicos e na troca de

energia térmica entre os corpos.

A importância desses temas reside no fato de que eles são fundamentais para
a compreensão da natureza física do mundo em que vivemos. Através do estudo do
movimento, da conservação de energia, das colisões e dos fenômenos térmicos, se
desenvolvem habilidades analíticas, a capacidade de resolver problemas complexos
e uma compreensão mais profunda das leis físicas que regem o universo.

Ao abordar esses temas por meio de atividades práticas, há a oportunidade

de aplicar os conceitos aprendidos, desenvolver habilidades experimentais e
fortalecer a capacidade de raciocínio científico.

3
2 DESENVOLVIMENTO

2.1 ETAPA 1 - MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO

Primeiramente, para montar o experimento, arrastei o nível bolha até o plano

inclinado. Em seguida, nivelei a base clicando com o botão direito do mouse no nível
bolha e selecionando a opção "Nivelar base".

Posicionei o ímã arrastando-o até a indicação no plano inclinado. Esse ímã

serviu posteriormente para fixar o carrinho. Também posicionei o fuso elevador para
grandes inclinações.

Em seguida, posicionei o sensor na marca de 300 mm na régua, clicando com

o botão esquerdo do mouse sobre o sensor. O sensor será usado para medir o
tempo decorrido durante o movimento do carrinho. Observei a escala que aparece
no canto da tela e identifiquei o ponto de ativação, indicado pelo ponto branco no
sensor.

Para ajustar a inclinação da rampa, cliquei com o botão direito do mouse no

fuso elevador e selecionei a opção "Girar fuso". Ajustei o ângulo para 10°.

Em seguida, liguei o multicronômetro. Conectando a fonte de alimentação do

multicronômetro na tomada. Para ligar o multicronômetro cliquei em "Power" com o
botão esquerdo do mouse.

Conectei o cabo do sensor na porta S0 do multicronômetro, arrastando-o com

o botão esquerdo do mouse. Com isso, estabeleceu-se a conexão adequada para
realizar as medições.

Ao operar o multicronômetro, primeiramente selecionei o idioma desejado. Em

seguida, foi necessário selecionar a função adequada para o experimento. Para
isso, bastou clicar no botão adequado até que a função "F3 10PASS 1SEN" fosse
exibida. Após essa seleção, confirmei a escolha da função. Além disso, foi
necessário definir o número de intervalos desejado.que no caso foram 10. Por fim,
confirmei esta configuração

Após todas essas configurações, posicionei o carrinho no plano inclinado.

Arrastei o carrinho até o ímã e o mantive em repouso até o momento em que desejei
4
iniciar o movimento. Para soltar o carrinho, acessei a câmera "Bancada" e cliquei
com o botão esquerdo do mouse sobre o ímã. A partir desse momento, o carrinho
desceu pelo plano inclinado e o sensor mediu o intervalo de tempo entre as
marcações presentes no carrinho.

Após o experimento, realizei a leitura dos resultados. Também foi possível

repetir o experimento. Durante o experimento, o sensor capturou medidas de tempo
nas marcações de 0 mm, 18 mm, 36 mm, 54 mm, 72 mm, 90 mm, 108 mm, 126 mm,
144 mm, 162 mm e 180 mm, devido às marcações presentes no carrinho.

Para registrar os resultados, é criada a seguinte tabela:

S(m) T(s) T2(s2)

0 0 0
18mm = 0,018 0.338 0.114244
36mm = 0,036 0.362 0.131044
54mm = 0,054 0.3874 0.150078
72mm = 0,072 0.4115 0.169332
90mm = 0,09 0.4345 0.188779
108mm = 0,108 0.4564 0.208300
126mm = 0,126 0.4774 0.227910
144mm = 0,144 0.4977 0.247705
162mm = 0,162 0.5173 0.267599
180mm = 0,18 0.5362 0.287510

Após realizar as leituras, segui para a seção Avaliação de Resultados no

experimento. Foram fornecidas questões para avaliar e interpretar os resultados
obtidos nos experimentos. Com base nas observações feitas durante o experimento
e nas medidas de tempo registradas, respondemos às questões de acordo com as
conclusões obtidas, conforme segue:

1. Construa o gráfico S x t (Espaço x Tempo).

Eixo X = T(s); Eixo Y = S(m).

5
 2. Com base em seus conhecimentos, qual o tipo de função
representada pelo gráfico “Espaço x Tempo”? Qual o significado do
coeficiente angular (declividade da tangente) do gráfico construído?

Com base no gráfico Espaço x Tempo, a função representada é uma função

de segundo grau ou uma função quadrática. Isso ocorre porque a relação entre o
espaço percorrido (S) e o tempo (t) é descrita por uma equação do tipo S = a * t2 + b
* t + c, onde "a", "b" e "c" são constantes.

Quanto ao coeficiente angular ou declividade da tangente do gráfico, ele

representa a taxa de variação do espaço em relação ao tempo, ou seja, a velocidade
instantânea do objeto em movimento. O coeficiente angular é dado pela derivada da
função S(t) em relação ao tempo (dS/dt).

No caso de uma função quadrática, a derivada em relação ao tempo é uma

função linear, representando a velocidade instantânea do objeto. A inclinação da
reta tangente ao gráfico em um determinado ponto é igual à velocidade instantânea
nesse ponto. Se a inclinação é positiva, indica que o objeto está se movendo em
uma direção crescente no espaço. Se a inclinação é negativa, indica que o objeto
está se movendo em uma direção decrescente no espaço.

3. Construa o gráfico S x t2 (Espaço x Tempo2).

6
 Eixo X = T2(s2); Eixo Y = S(m).

4. Com base em seus conhecimentos, qual o tipo de função

representada pelo gráfico “Espaço x Tempo2”? Qual o significado do
coeficiente angular do gráfico construído?

Com base no gráfico "Espaço x Tempo2" apresentado, pode-se dizer que a

função representada é uma função linear. Isso ocorre porque há uma relação direta
e proporcional entre o espaço percorrido (S) e o quadrado do tempo (t2).

O coeficiente angular do gráfico linear representa a taxa de variação do

espaço em relação ao tempo ao quadrado. Ele indica o quanto o espaço percorrido
aumenta à medida que o tempo ao quadrado aumenta. O coeficiente angular,
também conhecido como declividade da reta, é uma medida da velocidade média do
objeto.

Se o coeficiente angular for positivo, indica que o espaço percorrido aumenta

à medida que o tempo ao quadrado aumenta. Se o coeficiente angular for negativo,
indica que o espaço percorrido diminui à medida que o tempo ao quadrado aumenta.
O valor absoluto do coeficiente angular também pode fornecer informações sobre a
velocidade média do objeto, sendo maior para objetos que se deslocam mais
rapidamente.

7
 5. Calcule as velocidades para os pontos medidos t2, t4, t6, t8 e t10 e anote
em uma tabela semelhante à demonstrada a seguir.

Vm(trecho) = ∆S/∆t

Intervalos Vm (m/s)

S0 a S2 (∆S2) / (∆t2)

S2 a S4 (∆S4) / (∆t4)

S4 a S6 (∆S6) / (∆t6)

S6 a S8 (∆S8) / (∆t8)

S8 a S10 (∆S10) / (∆t10)

Portanto:

∆S2 = S2 - S0 = 0.036 - 0.018 = 0.018 m

∆t2 = t2 - t0 = 0.362 - 0.338 = 0.024 s

∆S4 = S4 - S2 = 0.054 - 0.036 = 0.018 m

∆t4 = t4 - t2 = 0.3874 - 0.362 = 0.0254 s

∆S6 = S6 - S4 = 0.072 - 0.054 = 0.018 m

∆t6 = t6 - t4 = 0.4115 - 0.3874 = 0.0241 s

∆S8 = S8 - S6 = 0.09 - 0.072 = 0.018 m

∆t8 = t8 - t6 = 0.4345 - 0.4115 = 0.023 s

∆S10 = S10 - S8 = 0.108 - 0.09 = 0.018 m

∆t10 = t10 - t8 = 0.4564 - 0.4345 = 0.0219 s

Dessa forma:

Vm (S0 a S2) = ∆S2/∆t2 = 0.018/0.024 = 0.75 m/s

Vm (S2 a S4) = ∆S4/∆t4 = 0.018/0.0254 = 0.7087 m/s

Vm (S4 a S6) = ∆S6/∆t6 = 0.018/0.0241 = 0.746 m/s

Vm (S6 a S8) = ∆S8/∆t8 = 0.018/0.023 = 0.7826 m/s

8
 Vm (S8 a S10) = ∆S10/∆t10 = 0.018/0.0219 = 0.8219 m/s

Intervalos Vm (m/s)
S0 a S2 0.75
S2 a S4 0.7087
S4 a S6 0.746
S6 a S8 0.7826
S8 a S10 0.8219

7. Com base em seus conhecimentos, qual o tipo de função

representada pelo gráfico “velocidade x tempo”? Qual o significado do
coeficiente angular do gráfico construído? (Lembre-se que no MRUV, a
velocidade é dada por v = vo + at).

O gráfico "velocidade x tempo" em um Movimento Retilíneo Uniformemente

Variado (MRUV) geralmente representa uma função linear, pois a relação entre a
velocidade (v) e o tempo (t) é dada pela fórmula v = vo + at, onde vo é a velocidade
inicial e a é a aceleração constante.

No MRUV, o coeficiente angular do gráfico representa a aceleração (a) do

movimento. O coeficiente angular é determinado pela inclinação da reta no gráfico
velocidade x tempo. Se a reta for inclinada para cima, indica um movimento com
aceleração positiva, enquanto uma inclinação para baixo indica uma aceleração
negativa. O valor absoluto do coeficiente angular corresponde ao valor da
aceleração. Quanto maior a inclinação da reta, maior será a aceleração, e vice-
versa.

Portanto, o coeficiente angular do gráfico "velocidade x tempo" no MRUV

representa a aceleração do movimento e sua magnitude indica o quão rápido a
velocidade está mudando com o tempo.

8. Qual a aceleração média deste movimento?

am = ∆V / ∆t

9
 No intervalo de tempo S0 a S2:

∆V2 = V2 - V0 = 0.7087 - 0.75 = -0.0413 m/s

∆t2 = t2 - t0 = 2 - 0 = 2 s

am2 = ∆V2 / ∆t2 = -0.0413 / 2 = -0.02065 m/s²

No intervalo de tempo S2 a S4:

∆V4 = V4 - V2 = 0.746 - 0.7087 = 0.0373 m/s

∆t4 = t4 - t2 = 4 - 2 = 2 s

am4 = ∆V4 / ∆t4 = 0.0373 / 2 = 0.01865 m/s²

No intervalo de tempo S4 a S6:

∆V6 = V6 - V4 = 0.7826 - 0.746 = 0.0366 m/s

∆t6 = t6 - t4 = 6 - 4 = 2 s

am6 = ∆V6 / ∆t6 = 0.0366 / 2 = 0.0183 m/s²

No intervalo de tempo S6 a S8:

∆V8 = V8 - V6 = 0.8219 - 0.7826 = 0.0393 m/s

∆t8 = t8 - t6 = 8 - 6 = 2 s

am8 = ∆V8 / ∆t8 = 0.0393 / 2 = 0.01965 m/s²

No intervalo de tempo S8 a S10:

∆V10 = V10 - V8 = 0 - 0.8219 = -0.8219 m/s

∆t10 = t10 - t8 = 10 - 8 = 2 s

am10 = ∆V10 / ∆t10 = -0.8219 / 2 = -0.41095 m/s²

9. Ainda utilizando o gráfico, encontre a velocidade inicial do carrinho no

t0. Para isso, basta extrapolar o gráfico e verificar o valor da velocidade quando
a curva “cruza” o eixo y.

10
 De acordo com o gráfico, a curva intersecta o eixo y em um valor próximo a
0.75 m/s. Portanto, podemos considerar que a velocidade inicial do carrinho no
instante t0 é aproximadamente 0.75 m/s.

10. Diante dos dados obtidos e dos gráficos construídos, monte a

função horária do experimento.

S = S0 + V0t + 1/2at2

Considerando os valores obtidos:

Aceleração (a) = 0.132 m/s²

Tempo (t) = valor do tempo no eixo x do gráfico

Velocidade inicial (V0) = 0.75 m/s

Posição inicial (S0) = valor da posição inicial no eixo y do gráfico

Portanto, a função horária do experimento seria:

S = S0 + 0.75t + 0.5 * 0.132 * t2

11. Por que é possível afirmar que esse movimento é uniformemente

variado?

Posso afirmar que esse movimento é uniformemente variado porque a

aceleração (a) é constante ao longo do tempo. No gráfico da velocidade em função
do tempo, observa-se que a velocidade aumenta de forma linear, indicando uma
aceleração constante. Na função horária do movimento (S = S0 + V0t + 1/2at2), pude
notar que o termo 1/2at2 indica uma variação quadrática no espaço em relação ao
tempo, o que também é característico de um movimento uniformemente variado.
Portanto, a constância da aceleração nesse movimento indica que ele é
uniformemente variado.

12. Faça o experimento com a inclinação de 20° e compare os

resultados.
11
 Em uma inclinação de 20º, há uma alteração nas condições do movimento.
Há um movimento em um plano inclinado, o que implica em uma mudança na
aceleração do corpo.

Essa mudança na aceleração afeta as medidas de velocidade e posição do

corpo ao longo do tempo, e consequentemente, a função horária do movimento se
torna diferente da obtida anteriormente.

2.2 ETAPA 2 – PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA

12
 Primeiramente, nivelei a base do plano inclinado utilizando o nível bolha.
Clicando sobre o nível bolha na bancada, ele foi arrastado até a posição indicada no
plano inclinado. Para garantir o nivelamento, cliquei com o botão direito do mouse no
nível bolha e selecinei a opção "Nivelar base".

Em seguida, ajustei a posição do sensor na distância desejada. Clicando

sobre o sensor, arrastou-se o mouse até obter a posição desejada. O sensor foi
posicionado na marca de 300 mm na régua.

Para regular a inclinação da rampa, utilizei o fuso elevador. O ângulo de

inclinação do plano foi ajustado para 20°.

Para ligar o multicronômetro, coloquei a fonte de alimentação na tomada

arrastando-a para a posição desejada. Em seguida, conectei o cabo do sensor na
porta S0 do cronômetro, arrastando-o para a posição correta. Para ligar o
cronômetro, cliquei no botão "Power" e selecionei o idioma desejado.

Selecinei a função "F2 VM 1 SENSOR". Inseri a largura do corpo de prova,

ajustando o valor para 50 mm. Confirmei o valor.

Em seguida, realizei o ensaio com o corpo de prova oco. Posicionei o corpo

de prova oco no plano inclinado arrastando-o para a posição desejada. Verifiquei os
resultados no display do multicronômetro. Observei o resultado exibido, assim como
a velocidade linear no intervalo. O procedimento foi repetido mais duas vezes com o
corpo de prova oco.

Para o ensaio com o corpo de prova maciço, repetiu-se o procedimento

anterior. Realizei o ensaio com o corpo de prova maciço, também repetindo-o três
vezes.

Ao finalizar os experimentos, segui para a seção "Avaliação de Resultados",

respondendo de acordo com as observações feitas durante os experimentos,
conforme se segue:

1. Anote na Tabela a seguir os valores obtidos no experimento. Houve

diferença entre as velocidades dos corpos de prova ensaiados? Se sim,
intuitivamente, qual seria o motivo?

13
Velocidade Linear (m/s) Cilindro Oco Cilindro Maciço
Descida 1 0.892857 1.020408
Descida 2 0.909090 1
Descida 3 0.925925 0.961538
Média 0.909290 0.993982

Sim, houve diferença entre as velocidades dos corpos de prova ensaiados. O

motivo para essa diferença pode ser atribuído às características físicas dos corpos
de prova. O cilindro oco e o cilindro maciço possuem diferentes distribuições de
massa em relação ao eixo de rotação, o que afeta o momento de inércia de cada
corpo.

O momento de inércia é uma grandeza que mede a resistência de um objeto

à mudança de sua velocidade angular. No caso do movimento rotacional em um
plano inclinado, o momento de inércia do corpo de prova está diretamente
relacionado à velocidade angular, que, por sua vez, influencia a velocidade linear.

O cilindro oco possui maior momento de inércia em relação ao cilindro maciço

devido à sua distribuição de massa mais distante do eixo de rotação. Isso significa
que, para uma mesma altura e ângulo de inclinação do plano, o cilindro oco terá
uma velocidade angular menor do que o cilindro maciço. Consequentemente, a
velocidade linear do cilindro oco será menor em comparação com o cilindro maciço.

Portanto, a diferença nas velocidades dos corpos de prova ensaiados pode

ser atribuída às diferenças nos momentos de inércia causadas pela distribuição de
massa de cada corpo.

2. Com as informações a seguir e as equações apresentadas no sumário

teórico, e sabendo que o corpo de prova foi solto na posição 60 mm da régua,
calcule e preencha a Tabela com os valores obtidos para as grandezas.

Especificações Cilindro Oco Cilindro Maciço

14
Massa – m(g) 110 300
Diâmetro interno – 40 -
di(mm)
Diâmetro externo – 50 50
de(mm)
Densidade do Aço – 7,86 7,86
(g/cm3)

Para o cilindro oco:

m = 110 g = 0.11 kg

r1 = di/2 = 40 mm/2 = 0.02 m

r2 = de/2 = 50 mm/2 = 0.025 m

V(cilindro oco) = 0.909290 m/s

I(cilindro oco) = (1/2) * m * (r12 + r22) = (1/2) * 0.11 * (0.022 + 0.0252) =

0.000056375kg.m²

w(cilindro oco) = V / r2 = 0.909290 / 0.025 = 36.3716 rad/s

Kt(cilindro oco) = (1/2) * m * V2 = (1/2) * 0.11 * 0.9092902 = 0.0458684 J

Altura da descida = 0.909290 m

Kr(cilindro oco) = (1/2) * 0.000056375* 36.37162 = 0.0372890 J

K(cilindro oco) = 0.0458684 J + 0.0372890 J = 0.083157 J

U(cilindro oco) = 0.11 kg * 9.8 m/s2 * 0.909290 m = 0.9896 J

ER%(cilindro oco) = ((0.833157 J - 0.9896 J) / 0. 0.9896 J) * 100 = 91.6737%.

Para o cilindro maciço:

m = 300 g = 0.3 kg

r = de/2 = 50 mm/2 = 0.025 m

V(cilindro maciço) = 0.993982 m/s

I(cilindro maciço) = (1/2) * m * r2 = (1/2) * 0.3 * 0.0252 = 0.00009375 kg.m²

w(cilindro maciço) = V / r = 0.993982 / 0.025 = 39.7593 rad/s

15
 Kt(cilindro maciço) = (1/2) * m * V2 = (1/2) * 0.3 * 0.9939822 = 0.148457 J

Altura da descida = 0.993982 m

Kr(cilindro maciço) = (1/2) * 0.00009375 * 39.75932 = 0.1482 J

K(cilindro maciço) = 0.148457 J + 0.1482 J = 0.296657 J U(cilindro

maciço) = 0.3 kg * 9.8 m/s2 * 0.993982 m = 2.9356 J

ER%(cilindro maciço) = [(2.9356 - 0.296657) / 2.9356] * 100 = 89.8681%

Grandezas Cilindro Oco Cilindro Maciço

Momento de Inércia – I 0.000056375 0.00009375
(kg.m2)
Velocidade linear média 0.909290 0.993982
– V (m/s)
Velocidade angular – w 36.3716 39.7593
(rad/s)
Energia cinética de 0.0458684 0.148457
translação – Kt (J = Kg
m2/s2)
Energia cinética de 0.0372890 0.1482
rotação – Kr (J = Kg
m2/s2)
Energia cinética total – 0.083157 0.296657
K (J = Kg m2/s2)
Energia potencial 0.9896 2.9356
gravitacional – U (J = Kg
m2/s2)
Erro relativo percentual 91.6737 89.8681
em relação à energia
inicial do cilindro – ER%
(%)
3. É certo afirmar que a energia potencial gravitacional é igual a soma
das energias cinéticas de translação e rotação? Por quê?

Não é correto afirmar que a energia potencial gravitacional é igual à soma

das energias cinéticas de translação e rotação. A energia potencial gravitacional e as
energias cinéticas de translação e rotação são formas diferentes de energia e não
podem ser diretamente somadas entre si.

A energia potencial gravitacional está relacionada à altura de um objeto em

relação a um ponto de referência e é determinada pela massa do objeto, a
aceleração da gravidade e a altura em que se encontra. É a energia associada à
posição do objeto em um campo gravitacional.

16
 Por outro lado, as energias cinéticas de translação e rotação estão
relacionadas ao movimento do objeto. A energia cinética de translação está
associada ao movimento linear do objeto, enquanto a energia cinética de rotação
está associada ao movimento rotacional do objeto em torno de um eixo. Ambas as
energias são determinadas pela massa do objeto e sua velocidade linear ou angular,
respectivamente.

Portanto, a energia potencial gravitacional e as energias cinéticas de

translação e rotação são grandezas distintas e não podem ser diretamente
somadas. Cada uma delas descreve um aspecto diferente do comportamento
energético do objeto.

4. Calcule o erro relativo entre a energia envolvida quando o corpo de

prova está no topo do plano e a energia quando ele passa pelo sensor. Caso o
erro seja maior que zero, qual seria o motivo para isto?

ER% = |(K - U)/U| * 100%

ER% = |(0.083157 J - 0.9896 J)/0.9896 J| * 100%

ER% = |-0.906443 J/0.9896 J| * 100%

ER% = 0.9161 * 100%

ER% = 91.61%

Se o valor do erro for maior que zero, significa que a energia não foi
conservada durante a descida do corpo pelo plano, o que pode ter ocorrido devido a
diversos fatores, como o atrito entre o corpo e o plano, a resistência do ar, a
deformação do corpo durante a descida, entre outros.

5. Como você definiria a conservação da energia em termos das

energias envolvidas neste experimento?

A conservação da energia pode ser definida como a manutenção da

quantidade total de energia ao longo do movimento do corpo de prova. Durante o
experimento, diferentes formas de energia estão envolvidas, como a energia
17
potencial gravitacional, a energia cinética de translação e a energia cinética de
rotação.

A energia potencial gravitacional está presente no início do movimento,

quando o corpo de prova está no topo do plano inclinado. De acordo que o corpo
desce, essa energia é convertida em energia cinética de translação e energia
cinética de rotação.

A energia cinética de translação está relacionada ao movimento do corpo

como um todo, considerando sua velocidade linear. Já a energia cinética de rotação
está associada à rotação do corpo em torno do seu eixo.

A conservação da energia ocorre quando a quantidade total de energia se

mantém constante durante todo o movimento. No caso deste experimento, a energia
potencial gravitacional é convertida em energia cinética de translação e energia
cinética de rotação à medida que o corpo de prova desce pelo plano inclinado.
Embora haja perdas de energia devido a fatores como atrito e dissipação térmica, a
soma das energias cinéticas e a energia potencial gravitacional inicial devem ser
constantes ao longo do movimento, de acordo com o princípio da conservação da
energia.

2.3 ETAPA 3 – LANÇAMENTOS HORIZONTAIS E COLISÕES

Parte 1 – lançamentos horizontais:

Acessei a câmera "EPIs" permitindo a visualização do armário de

Equipamentos de Proteção Individual (EPIs). No caso desse experimento, foi
necessário utilizar o jaleco.

Para preparar o experimento, moveu-se um papel ofício para colocá-lo sob o

lançador. Cliquei com o botão direito do mouse nos papéis e selecionou-se a opção

18
"Colocar sob o lançador". Utilizei o prumo de centro para marcar a projeção
ortogonal do final da rampa sobre o papel. Para isso, cliquei com o botão direito do
mouse no prumo e selecionou-se a opção "Marcar origem". Essa ação resultou em
uma linha no papel, indicando a posição inicial para a medida do alcance horizontal.
Em seguida, posicionei o papel carbono sobre a folha de papel ofício.

Para os lançamentos horizontais, coloquei a esfera metálica 2 no lançador

horizontal. Uma nova janela foi exibida com as opções de altura, onde escolheu-se a
opção de posicionar a esfera metálica a uma altura de 100 mm.

Ao realizar o lançamento, observei que a esfera entrava em contato com o

papel carbono, deixando uma marca na folha de papel ofício, e retornava à sua
posição inicial. Repeti esse procedimento até que a esfera fosse lançada 5 vezes da
altura indicada.

Após obter os dados, avaliei-os. Removi o papel carbono. Utilizei o compasso

para fazer uma circunferência que envolvia todas as marcações feitas na folha. Em
seguida, assinalei o centro da circunferência com a caneta.

Para medir o alcance e calcular a velocidade, utilizei régua. Utilizei a régua

para medir a primeira marcação.Foi possível visualizar a escala da régua.

Utilizando a régua, encontrei o valor médio do alcance horizontal para os

lançamentos realizados. Em seguida, calculei a velocidade da esfera metálica no
momento em que ela deixou a rampa utilizando as equações apresentadas no
sumário teórico deste laboratório virtual.

Por fim, descartei a folha de papel utilizada. Dessa forma, finalizei o

experimento, garantindo a correta manipulação dos equipamentos e a realização
das etapas conforme descrito nas instruções.

Parte 2 – Encontrando as massas (Colisões):

Primeiramente, assegurei-me que a balança estivesse ligada. Em seguida, a

esfera metálica 1 foi movida para a balança. A massa da esfera foi verificada em
gramas.

19
 Posteriormente, a esfera metálica 1 foi retornada para sua posição inicial. Em
seguida, a esfera metálica 2 foi movida para a balança da mesma forma, verificando-
se sua massa em gramas. Após isso, a esfera metálica 2 também foi retornada para
sua posição inicial e a balança foi desligada.

Para preparar o experimento, o papel ofício foi posicionado sob o lançador. O

prumo de centro foi utilizado para marcar a projeção ortogonal do final da rampa
sobre o papel. Isso resultou em uma linha no papel, indicando a posição inicial para
a medida do alcance horizontal.

Em seguida, o papel carbono foi posicionado sobre a folha de papel ofício.

Para promover as colisões, a esfera foi colocada no lançador. A esfera

metálica 1 foi posicionada na altura de 0 mm, observando que ela permaneceu
parada no final da rampa. A esfera metálica 2 foi posicionada na altura de 100 mm.

O procedimento de colisões foi repetido até que as esferas colidissem e

fossem lançadas 5 vezes a partir das alturas indicadas.

Após obter os dados, o papel carbono foi removido da folha de papel. Utilizei
o compasso para fazer duas circunferências envolvendo todas as marcações
causadas por uma mesma esfera na folha de papel ofício. Os centros das
circunferências foram assinalados com a caneta.

Para medir os alcances e calcular as velocidades foi usada a régua. Uma

janela com a graduação detalhada da régua foi aberta. A primeira marcação foi
medida com a régua. Foi possível visualizar a escala da régua.

Utilizando a régua, encontrei o valor médio do alcance horizontal da esfera

que produziu as marcações no papel. Em seguida, calculei o valor da velocidade
para cada esfera metálica imediatamente após a colisão, utilizando as equações
apresentadas no sumário teórico do laboratório virtual.

Para finalizar o experimento, descartei a folha de papel utilizada. Dessa

forma, todas as etapas foram concluídas de acordo com as instruções.

Por fim, após analisar todos os resultados, segui para a seção "Avaliação de
Resultados" presente no roteiro do experimento, respondendo de acordo com as
observações realizadas durante o experimento, conforme se segue:

20
 1. Qual foi o valor médio do alcance horizontal para os lançamentos
realizados?

Valor médio do alcance horizontal para os lançamentos = 28,4cm

2. Qual a velocidade da esfera metálica quando ela perde contato com a

rampa?

Tempo de queda (t):

t = √(2H/g)

t = √(2 * 0.1 / 9.8)

t ≈ 0.14 segundos

Velocidade na direção vertical (vy):

vy = √(2gH)

vy = √(2 * 9.8 * 0.1)

vy ≈ 1.4 m/s

Velocidade na direção horizontal (vx):

vx = A / t

vx = 0.284 / 0.14

vx ≈ 2.03 m/s

3. No ensaio de colisão, duas circunferências são marcadas no papel

ofício baseada nas marcações feitas pelas esferas. Identifique qual esfera
metálica produziu cada circunferência.

A primeira esfera produz a circunferência mais à direita da folha, uma vez

que é lançada após a colisão. Já a segunda esfera produz a circunferência mais à
esquerda da folha.

21
 4. Qual o alcance de cada esfera metálica no ensaio de colisão?

Valor médio do alcance horizontal da segunda esfera = 3cm

Valor médio do alcance horizontal da primeira esfera = 26,5cm

5. Qual a velocidade de cada uma das esferas metálicas logo após a

colisão?

Coeficiente de restituição (e) = |𝑣𝑣' − 𝑣𝑣'| / |𝑣𝑣 − 𝑣𝑣|

Massa da Esfera 1 = 24.1 g

Massa da Esfera 2 = 24.3 g

Valor médio do alcance horizontal da Esfera 1 = 26.5 cm

Valor médio do alcance horizontal da Esfera 2 = 3 cm

Valor médio do alcance horizontal da Esfera 1 = 26.5 cm = 0.265 m

Para Esfera 1:

t = A / 𝑣𝑣

t = 0.265 m / 𝑣𝑣

H = 0 mm (altura em relação ao solo)

vy = √(2gH)

vy = 0 m/s

vx = A / t

vx = 0.265 m / t

e = |𝑣𝑣' − 𝑣𝑣'| / |𝑣𝑣 − 𝑣𝑣|

e = |v1 - 0| / |0 - 𝑣𝑣|

Portanto, para a Esfera 1:

e=1

|v1 - 0| / |0 - 𝑣𝑣| = 1

22
 |v1| / |𝑣𝑣| = 1

|v1| = |𝑣𝑣|

Portanto, a velocidade da Esfera 1 após a colisão é igual à sua velocidade na

direção horizontal antes da colisão, que é o valor médio do alcance horizontal da
Esfera 1:

v1 = 0.265 m/s

Para esfera 2:

Valor médio do alcance horizontal da Esfera 2 = 3 cm = 0.03 m

t = A / 𝑣𝑣

t = 0.03 m / 𝑣𝑣

vy = √(2gH)

vy = √(2 * 9.8 m/s^2 * 0.1 m)

vy = √(1.96 m^2/s^2)

vy = 1.4 m/s

vx = A / t

vx = 0.03 m / t

e = |𝑣𝑣' − 𝑣𝑣'| / |𝑣𝑣 − 𝑣𝑣|

e = |v2 - 0| / |0 - 𝑣𝑣|

e=1

|v2 - 0| / |0 - 𝑣𝑣| = 1

|v2| / |𝑣𝑣| = 1

|v2| = |𝑣𝑣|

Assim, a velocidade da Esfera 2 após a colisão é igual à sua velocidade na

direção horizontal antes da colisão, que é o valor médio do alcance horizontal da
Esfera 2:

v2 = 0.03 m/s

23
2.4 ETAPA 4 – CALORIMETRIA

Assegurei a determinação da capacidade térmica de um calorímetro. Para

isso, foi acessada a câmera "EPI".

O armário foi aberto, permitindo o acesso aos Equipamentos de Proteção

Individual (EPIs) necessários para o experimento. Os EPIs utilizados foram o jaleco
e os óculos de proteção.

A câmera "Bancada" foi acessada para prosseguir com o experimento.

Para tarar a balança, o béquer foi posicionado sobre ela. Em seguida, a

câmera "Balança" foi acessada para visualizar o béquer na balança.

24
 Liguei a balança. Para desprezar a massa do béquer, a balança foi tarada. O
béquer foi então retornado para a bancada.

A câmera "Bancada" foi acessada novamente para retornar à tela inicial do

experimento.

Primeira Parte (Adicionando água no béquer): Para adicionar água no béquer,

transferi 100 mL de água com a pisseta. A pisseta foi pressionada para inserir água
no béquer, e a quantidade de água adicionada foi observada através da escala
exibida no canto da tela.

Para medir a massa da água, o béquer com a água foi colocado sobre a
balança. Acessei a camerâ "Balança" para visualizar a medição da massa. O valor
da massa exibido pela balança foi observado e anotado. Em seguida, o béquer foi
retirado da balança. Retornei à tela inicial do experimento.

Para ajustar o aquecimento, o béquer foi posicionado sobre o sistema de

aquecimento. Verifiquei que o béquer se posicionou corretamente no sistema de
aquecimento. Acessei a camerâ de "Aquecimento" para visualizar o sistema em
questão.

Liguei o sistema de aquecimento. A chama do bico de Bunsen foi observada

para garantir seu funcionamento adequado.

A velocidade de aquecimento do fluido contido no béquer foi ajustada clicando

e arrastando. Em seguida acessei a câmera "Bancada" para retornar à tela inicial do
experimento.

Para medir a temperatura de aquecimento, foi necessário clicar com o botão

direito do mouse sobre o termômetro e selecionar a opção "Medir béquer". A
temperatura da água em aquecimento foi observada no canto da tela.

O aquecimento da água foi aguardado até atingir aproximadamente 80°C. Em

seguida, o sistema de aquecimento foi desligado.

Para retirar o béquer do sistema de aquecimento, clicou-se com o botão

direito do mouse sobre o béquer e selecionou-se a opção "Colocar na mesa". Vale
ressaltar que só foi possível remover o béquer do sistema de aquecimento se o bico
de Bunsen estivesse desligado. Em seguida, acessei a câmera "Bancada" para
retornar à tela inicial do experimento.
25
 Para medir a temperatura inicial do calorímetro, utilizei o termômetro. A
temperatura inicial do calorímetro foi observada e anotada.

Para adicionar água ao calorímetro, a água aquecida contida no béquer foi

transferida para ele. Observei que a água foi adicionada ao calorímetro.

Para acelerar a troca térmica entre o calorímetro e a água aquecida, agitei o

conteúdo do calorímetro.

Em seguida, a temperatura no calorímetro foi medida com o termômetro. A

temperatura do calorímetro foi observada, aguardando-se até que ela se
estabilizasse, e seu valor foi anotado como Tc.

Para desmontar o experimento, a água foi retirada do calorímetro e o

termômetro foi desligado.

Segunda Parte (Adicionando óleo no béquer): Inicialmente, transferi 100 mL

de óleo para um béquer, utilizando a pisseta. Em seguida, pressionou-se a pisseta
para inserir o óleo no béquer, observando a quantidade adicionada por meio da
escala exibida no canto da tela. Após, retornei a pisseta para a bancada.

Para medir a massa do óleo, acessei a câmera "Balança" e verifiquei se ela

estava ajustada corretamente, apresentando um valor negativo equivalente à massa
do béquer. Caso estivesse ajustada, colocou-se o béquer, com o óleo, sobre a
balança. Observei e anotei o valor da massa. Em seguida, retirei o béquer da
balança. No caso de a balança não estar ajustada corretamente, repetiu-se o
procedimento de tara da balança conforme demonstrado na parte I.

Prosseguindo, posicionei o béquer sobre o sistema de aquecimento. Acessei

a câmera "Aquecimento" para visualizar o sistema em questão e, em seguida, liguei
o sistema de aquecimento. Observei a chama do bico de Bunsen para assegurar
seu funcionamento adequado.

Para medir a temperatura de aquecimento do óleo, utilizei o termômetro. A

temperatura do óleo em aquecimento foi exibida no canto da tela. Aguardei o
aquecimento do óleo até atingir aproximadamente 80°C e, então, desliguei o sistema
de aquecimento. Acessei novamente a câmera "Aquecimento". Ressalta-se a
importância de garantir que o bico de Bunsen esteja desligado antes de remover o
béquer do sistema de aquecimento. Em seguida, coloquei o béquer na mesa.

26
 Retornei à tela inicial do experimento. Utilizei o termômetro para medir a
temperatura inicial do calorímetro. Observei e anotei a temperatura inicial do
calorímetro.

A próxima etapa consistiu em adicionar o óleo aquecido, contido no béquer,

ao calorímetro. Notou-se que a água foi adicionada ao calorímetro.

Com o objetivo de acelerar a troca térmica entre o calorímetro e o óleo

aquecido, agitei o conteúdo do calorímetro. Após aguardar a estabilização da
temperatura do calorímetro, medi a sua temperatura. Observei a temperatura do
calorímetro, aguardei até que ela se estabilizasse e anotei o seu valor.

Por fim, para desmontar o experimento, retirei o óleo do calorímetro e

desliguei o termômetro.

Após concluir essas etapas, segui para a seção "Avaliação de Resultados" e

respondi de acordo com as observações realizadas durante o experimento.

Parte 1:

A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípio

da conservação de energia:

QCEDIDO = QRECEBIDO

QCEDIDO PELA ÁGUA QUENTE = QABSORVIDO PELO CALORÍMETRO

m1c (T1 - Tf) = C (Tf - TC)

C = m1c (T1 - Tf) / (Tf - TC)

Onde:

C = capacidade térmica do calorímetro;

m1 = massa de água;

c = calor específico da água (1cal/g °C);

T1= temperatura da água quente;

27
 Tf = temperatura final de equilíbrio sistema;

TC = temperatura no interior do calorímetro

1. Com os dados obtidos, calcule a capacidade térmica do calorímetro:

C = (m1 * c * (T1 - Tf)) / (Tf - TC)

m1 = 102.42 g

c = 1 cal/g °C

T1 = temperatura inicial do calorímetro = 25.3 ºC

Tf = temperatura final de equilíbrio do sistema = 75.8 ºC

TC = temperatura no interior do calorímetro = 80.9 ºC

C = (102.42 * 1 * (25.3 - 75.8)) / (75.8 - 80.9)

C = (102.42 * 1 * (-50.5)) / (-5.1)

C = (-5186.71) / (-5.1)

C ≈ 1016.63 cal/°C

Parte 2:

A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípio

da conservação de energia:

QCEDIDO = QRECEBIDO

QCEDIDO PELO ÓLEO QUENTE = QABSORVIDO PELO CALORÍMETRO

m1c (T1 - Tf) = C (Tf - TC) c = C (Tf - TC) / m1 (T1 – Tf)

Onde:

C = capacidade térmica do calorímetro;

m1 = massa de óleo;

c = calor específico do óleo;

T1= temperatura do óleo quente;

Tf = temperatura final de equilíbrio sistema;

28
 TC = temperatura no interior do calorímetro.

1. Com os dados obtidos, calcule o calor específico do óleo. Compare o

valor obtido com valores de calor específico de óleos vegetais encontrados na
internet. Justifique eventuais diferenças.

Massa de óleo (m1) = 97.13 g

Temperatura inicial do calorímetro (Tc) = 25.6ºC

Temperatura final de equilíbrio do sistema (Tf) = 81ºC

Temperatura no interior do calorímetro (TC) = 71.3ºC

Capacidade térmica do calorímetro (C) ≈ 1016.63 cal/°C

c = C * (Td - TC) / (m1 * (Tc - Td))

c = 1016.63 cal/°C * (81ºC - 71.3ºC) / (97.13 g * (25.6ºC - 81ºC))

c ≈ 1016.63 cal/°C * 9.7ºC / (-7568.6 g * -55.4ºC)

c ≈ -10062.11 cal / (-417949.24 g * °C)

c ≈ 0.024 cal/g°C

Com base na literatura, os valores típicos de calor específico de óleos

vegetais variam entre 1,9 a 2,8 cal/g°C. No entanto, é importante ressaltar que esses
valores podem variar dependendo da fonte, da composição específica do óleo e das
condições de medição.

No experimento realizado, o valor obtido para o calor específico do óleo foi

aproximadamente 0,024 cal/g°C. Esse valor é consideravelmente menor do que os
valores típicos encontrados na literatura para óleos vegetais. Essa diferença pode
ser atribuída a vários fatores, tais como:

- Composição específica do óleo: O óleo utilizado no experimento pode ter

uma composição diferente dos óleos vegetais utilizados nas referências
encontradas. Diferentes ácidos graxos e outros componentes presentes no óleo
podem influenciar o calor específico.

- Erros de cálculo.

29
 - Erros experimentais: O experimento em si pode ter envolvido erros
experimentais que afetaram a precisão dos resultados, como medições imprecisas
de temperatura ou massa.

3 CONCLUSÃO

No decorrer dos quatro experimentos realizados, pude aprofundar meu

conhecimento e compreensão em diferentes conceitos da física. Através da
caracterização do movimento de um objeto, explorei o deslocamento, a velocidade
média e a aceleração média, compreendendo a relação entre essas grandezas e a
variação no tempo. Foi possível interpretar e analisar gráficos que representavam
essas variáveis físicas, o que contribuiu para a capacidade de visualizar e
interpretar diferentes padrões de movimento.

Na segunda etapa, concentrei a atenção nos processos de transformação de

energia durante um movimento, levando em consideração o princípio da
conservação de energia. Consegui esplorar como a energia mecânica se transforma
entre diferentes formas, como energia cinética e energia potencial, e como essa
transformação afeta o movimento do objeto em questão. Compreender esse

30
rincípio me permitiu reconhecer e analisar as diferentes formas de energia
envolvidas em um sistema físico.

No terceiro experimento, foi dedicado ao estudo das colisões, identificando os

diferentes tipos de colisões e suas características. Fui capaz de analisar as
propriedades e descrever o comportamento dos corpos antes e depois da colisão,
aplicando o princípio da conservação de energia nesse contexto. Essa experiência
me proporcionou uma visão mais aprofundada sobre a conservação de energia em
colisões e como ela influencia o movimento dos objetos envolvidos.

Por fim, na quarta etapa, foi explorado os fenômenos relacionados à troca de

energia térmica entre corpos. Determinando a capacidade térmica de um calorímetro
e utilizamos esse dado para calcular o calor específico de diversas substâncias.
Compreendendo como a energia térmica se transfere entre os corpos e como a
quantidade de energia transferida está relacionada às propriedades específicas das
substâncias. Essa etapa me permitiu aplicar conceitos de termodinâmica e expandir
meu entendimento sobre a transferência de energia térmica.

Em resumo, ao realizar esses quatro experimentos, tive a oportunidade de

aprofundar meu conhecimento em diferentes áreas da física, como cinemática,
conservação de energia, colisões e termodinâmica. Cada etapa contribuiu para
minha compreensão dos princípios fundamentais que regem o comportamento dos
corpos no espaço e as diferentes formas de energia envolvidas nesses processos.

31
32