Energia Cinética e Potencial Gravitacional

Arthur Ernandes Torres da Silva Física Estática e Cinemática Física Estática e Cinemática 1 Todos os campos do Formulário Padrão deverão ser devidamente preenchidos 2 Esta é uma atividade individual Caso seja identificado plágio inclusive de colegas a atividade será zerada 3 Cópias de terceiros como livros e internet sem citar a fonte caracterizamse como plágio sendo o trabalho zerado 4 Ao utilizar autores para fundamentar seu Projeto Integrador os mesmos devem ser referenciados conforme as normas da ABNT 5 Ao realizar sua atividade renomeie o arquivo salve em seu computador anexe no campo indicado clique em responder e finalize a atividade 6 Procure argumentar de forma clara e objetiva de acordo com o conteúdo da disciplina Formatação exigida documento Word Fonte Arial ou Times New Roman tamanho 12 Equilíbrio de corpos Essa atividade prática permite que você tenha um embasamento teórico e prático a respeito da física estática Com auxílio do simulador da plataforma PheT Colorado iremos desenvolver um sistema com massas conhecidas e desconhecidas A partir disso usando o conceito de torque vamos calcular o valor de cada uma das massas Portanto os objetivos dessa atividade são 1 Aplicar o conceito de Torque 2 Determinar como calcular o valor de uma massa desconhecida pelo princípio de equilíbrio de rotação Caro a aluno a Na presente atividade prática você irá utilizar um simulador virtual desenvolvido na Universidade de Colorado Boulder fundada em 2002 pelo ganhador do prêmio Nobel Carl Wieman O ambiente chamado PhET do inglês Physics Education Technology tem como objetivo promover simulações de matemática física química biologia e outras áreas da ciência O site está disponível em httpsphetcoloradoeduptBR Esse ambiente virtual permite que você estude de forma interativa outros assuntos abordados em nossa disciplina de física estática e cinemática VÍDEOPOCKET LEARNING EMBASAMENTO TEÓRICO Suponha que você esteja em uma gangorra com uma outra pessoa de mesma massa do outro lado Isso significa que se você e seu amigo de mesmo peso estão na mesma posição em relação ao ponto de rotação da gangorra o sistema permanecerá em equilíbrio Contudo imagine agora que um de vocês senta mais longe do ponto de rotação quase na ponta de um dos lados da gangorra Logo o brinquedo irá rotacionar para o lado deste situado mais longe Mas por que isso Existe uma grandeza capaz de medir a eficiência de uma força em produzir rotação em um corpo esse parâmetro físico se chama torque e é dado matematicamente por 𝑇 𝐹 𝑑 Porém como a rotação tem dois sentidos vamos definir que a força que causa rotação no sentido horário irá definir um torque positivo Por outro lado se houver uma força que causa uma rotação no sentido antihorário o torque será classificado como negativo Portanto a condição para o equilíbrio de rotação é 𝑇 0 Fonte Bôas Doca e Biscuola 2012 Escaneie ou clique sobre o QR Code Materiais de consumo Descrição Observação Acesso à internet Recomendase que a prática seja feita em um computador Softwareaplicativosimulador Sim x Não Em caso afirmativo qual Pago Não Pago x Tipo de Licença Não se aplica Descrição do softwareaplicativosimulador Caso não seja necessário o uso do recurso preencher com Não se aplica NSA Kit Laboratório individual de atividade prática Sim Não x Em caso afirmativo qual Pago Não Pago Tipo de Licença Não se aplica Descrição dos materiais do kit Caso não seja necessário o uso do recurso preencher com Não se aplica NSA Verifique antecipadamente se o site que você está utilizando corresponde ao indicado neste material de modo que sua navegação na internet seja segura Além disso vale destacar a importância da criação de um ambiente ergonômico para aplicação desta prática virtual Para tanto elementos como iluminação ventilação e controle de ruídos devem ser bem planejados reduzindo assim os efeitos físicos e psicológicos de uma má organização O ambiente de trabalho ergonômico deve priorizar o conforto e permitir ajustes conforme a necessidade do alunoa por isso atentese também aos cuidados com cadeiras mesas e dispositivos eletrônicos utilizados na atividade VÍDEO POCKET LEARNING PASSO A PASSO DA PRÁTICA Prezado a aluno a para realizar essa atividade prática siga as instruções abaixo 1 Abra seu navegador da internet e acesse o site httpsphetcoloradoeduptBR Escaneie ou clique sobre o QR Code 2 Clique na opção Simulações e depois em Física 3 Procure pela simulação Balanço Depois clique na mesma 4 Clique no botão play para rodar a simulação 5 Selecione Laboratório de Equilíbrio 6 Pronto agora você está no ambiente de simulação 7 Vamos entender a função de cada item Opção 1 Mostra o valor das massas conhecidas a força de cada objeto e o nível Opção 2 Mostra réguas ou a posição em números de cada objeto Em nossa prática deixe posicionado a opção Réguas Opção 3 Nesse quadro há as massas que serão usadas em nossa prática Clique algumas vezes na flecha na direita até encontrar massas em formato de presente chamadas de Objetos Misteriosos Opção 4 A simulação começa com a opção de dois pilares de cada lado Aperte para mudar deixando no estilo gangorra 8 A primeira etapa da prática é calcular a massa do Objeto Misterioso A para isso a sugestão é posicionar a massa de 10kg a 1 metro do eixo de rotação e o objeto misterioso a 05m do eixo Note que o sistema está em equilíbrio Portanto usando a somatória dos torques igual a zero é possível calcular a massa de A 9 Na sequência determine a massa do Objeto Misterioso B Para isso a sugestão é deixar o objeto A à 05m do eixo de rotação e o corpo B a 2 metros 10 Com o resultado do item 8 e 9 responda a Qual o valor de 𝑀𝐴 𝑀𝐵 b Sabendo que 𝑀𝐶 3𝑀𝐵 qual o valor de 𝑀𝐶 c Verifique o resultado da alternativa b usando a gangorra como uma balança de rotação Ou seja busque uma massa que equilibre o valor de 𝑀𝐶 11 Todos os itens exceto a letra a e b do exercício 10 devem conter um print da tela do simulador Caro a aluno a Você deverá entregar o Relatório tipo Apresentação Simples Power point Para isso faça o download do template disponibilizado junto a este roteiro e siga as instruções contidas no mesmo Vídeo sobre Estática Professor Boaro httpswwwyoutubecomwatchvjQ131Wc8E1I Vídeo sobre Equilíbrio de corpo extenso rígido Física com Douglas Gomes httpswwwyoutubecomwatchvR4Nvnz8e0A Força de Atrito Essa atividade prática permite que você tenha um embasamento teórico e prático a respeito da física estática Com auxílio do simulador da plataforma PheT Colorado vamos aplicar alguns cálculos como por exemplo a segunda lei de Newton e verificar a atuação da força de atrito estática e cinética Sendo assim os objetivos dessa atividade prática são 1 Aplicar a segunda lei de Newton em um sistema com força de atrito presente 2 Determinar o coeficiente de atrito cinético 3 Calcular o coeficiente de atrito estático Caro a alunoa Na presente atividade prática você irá utilizar um simulador virtual desenvolvido na Universidade de Colorado Boulder fundada em 2002 pelo ganhador do prêmio Nobel Carl Wieman O ambiente chamado PhET do inglês Physics Education Technology tem como objetivo promover simulações de matemática física química biologia e outras áreas da ciência O site está disponível em httpsphetcoloradoeduptBR Esse ambiente virtual permite que você estude de forma interativa outros assuntos abordados em nossa disciplina de física estática e cinemática VÍDEOPOCKET LEARNING EMBASAMENTO TEÓRICO Provavelmente você já deve feito mudanças em casa seja apenas deslocar um objeto no mesmo cômodo ou durante a mudança de uma residência Provavelmente a parte mais complicada desse processo é mudar grandes corpos como por exemplo guardaroupas geladeiras fogão entre outros Para movimentar um armário grande por exemplo você coloca nos pés do móvel um pano ou um pedaço de papelão para não arranhar a superfície e então começa a empurrar Relembrando desse momento você pode notar que ao começar aplicar uma determinada força o armário não se movimenta até que chega um momento de muito esforço que o objeto entra em movimento Significa que o armário apoiado ao chão ofereceu uma resistência a força externa que buscava colocálo em movimento O nome dessa força é a força de atrito 𝐹𝑎𝑡 e como é essa força de atrito responsável por manter o corpo parado então será classificada como força de atrito estática 𝐹𝑎𝑡𝑒 Figura 1 Rugosidade de uma superfície Fonte Bôas Doca e Biscuola 2012 Escaneie ou clique sobre o QR Code Microscopicamente o que é essa força de atrito Toda superfície mesmo que seja bem lisa possui algumas imperfeições e essas pequenas irregularidades da superfície interagem entre si Quando mais rugoso é a superfície maior é o atrito Um caso conhecido é ao assistir uma corrida de automobilismo Quando começa a chover os carros trocam os pneus os quais são designados para pista molhada ou seja um pneu com maior aderência Outra situação hipotética é essa representada na figura a baixo Figura 2 Borracha em uma superfície inclinada Fonte Bôas Doca e Biscuola 2012 Em uma mesa apoiamos uma borracha em cima de uma régua Ao inclinar a régua gradativamente a borracha permanece parada fato que não aconteceria se no lugar dela estivesse uma caneta Sendo assim o que tenderia a puxar a borracha para baixo é uma componente da sua força peso mas o que não permite o movimento é a força de atrito estática Figura 3 Força de atrito atuando em uma borracha Fonte Bôas Doca e Biscuola 2012 Logo a força de atrito aponta a direção oposta a força que deve movimentar o objeto Então quando a borracha entra em movimento Quando a força 𝐹 supera a força de atrito estática 𝐹𝑎𝑡𝑒 Como calculamos a força de atrito estática Da seguinte forma Em que 𝜇𝑒 é o coeficiente de atrito estático e 𝑁 a normal Contudo o que acontece quando a força de atrito estática não segura mais o corpo Quando a força gradativamente aumenta até que a borracha entra em movimento Essa força momentânea que aplicamos capaz de causar o começo do movimento ou seja a iminência do movimento possui um nome especial é chamada de força de destaque A partir desse momento em que o corpo ganha movimento ele sai do estado estático e entra no cinético de movimento então para de atuar sobre o mesmo a força e atrito estática e passa a atuar a força de atrito cinética 𝐹𝑎𝑡𝑐 Um detalhe muito importante é que a força de atrito cinética é sempre maior que a força de atrito estática Por isso é mais fácil empurrar e manter um corpo grande em movimento do que tirar o mesmo do repouso O cálculo da força de atrito cinética é 𝐹 𝑎𝑡𝑐 𝜇𝑐 𝑁 Na qual 𝜇𝑐 é o coeficiente de atrito cinético Veja que a equação é a mesma com a diferença dos coeficientes os quais podem se relacionar da seguinte forma 𝜇𝑒 𝜇𝑐 Logo 𝐹 𝑎𝑡𝑒 𝐹 𝑎𝑡𝑐 Fonte Bôas Doca e Biscuola 2012 Materiais de consumo Descrição Observação Acesso à internet Recomendase que a prática seja feita em um computador Softwareaplicativosimulador Sim x Não Em caso afirmativo qual Pago Não Pago x Tipo de Licença Não se aplica Descrição do softwareaplicativosimulador Caso não seja necessário o uso do recurso preencher com Não se aplica NSA Kit Laboratório individual de atividade prática Sim Não x Em caso afirmativo qual Pago Não Pago Tipo de Licença Não se aplica Descrição dos materiais do kit Caso não seja necessário o uso do recurso preencher com Não se aplica NSA Verifique antecipadamente se o site que você está utilizando corresponde ao indicado neste material de modo que sua navegação na internet seja segura Além disso vale destacar a importância da criação de um ambiente ergonômico para aplicação desta prática virtual Para tanto elementos como iluminação ventilação e controle de ruídos devem ser bem planejados reduzindo assim os efeitos físicos e psicológicos de uma má organização O ambiente de trabalho ergonômico deve priorizar o conforto e permitir ajustes conforme a necessidade do alunoa por isso atentese também aos cuidados com cadeiras mesas e dispositivos eletrônicos utilizados na atividade VÍDEO POCKET LEARNING PASSO A PASSO DA PRÁTICA Prezado a aluno a para realizar essa atividade prática siga as instruções abaixo 1 Abra seu navegador da internet e acesse o site httpsphetcoloradoeduptBR Escaneie ou clique sobre o QR Code 2 Clique na opção Simulações e depois em Física 3 Procure pela simulação Forças e Movimento Noções Básicas Depois clique na mesma 4 Clique no botão play para rodar a simulação 5 Na sequência você deve clicar na terceira opção de modo simulação intitulada Atrito 6 Pronto agora você está no simulador de Forças e Movimento Noções Básicas 7 Vamos entender o que é cada opção da simulação Opção 1 Nesse quadro consta alguns itens que podem auxiliar na simulação para nossa atividade selecione todos os quadrados mas não altere nada na opção de atrito Opção 2 Usando o cursor do mouse você pode movimentar o objeto empurrando o boneco em direção a caixa Opção 3 e 4 Essas duas opções mostram alguns objetos e quando selecionado o quadrado Valores na opção 1 revela a massa de cada objeto Em nossa prática vamos começar usando o cesto de lixo 100kg depois usaremos o objeto desconhecido que é o presente Opção 5 Nessa opção podemos regular a intensidade da força aplicada Por meio dessa opção que vamos identificar o valor da força de destaque 8 Nossa atividade será dividida em algumas etapas Portanto siga a rigor cada procedimento a Deixe as seguintes opções marcadas e coloque a lata de lixo como objeto no centro Eleve a força do boneco até atingir o início do movimento A força que faz com que atue a força de atrito cinética no objeto é de 251 N Junto a esse resultado a força de atrito cinética aparece também marcando 188 N Portanto sabendo desses dados utilize a segunda lei de Newton para determinar a aceleração b Sabendo do valor da força de atrito registrada pelo simulador calcule o coeficiente de atrito cinético c Admitindo que a força de destaque é aquele número que antecede a força que consegue movimentar o objeto determina o coeficiente de atrito estático uma vez que nessa situação a força de atrito estática é igual a força de destaque d Substitua a lata de lixo pelo objeto desconhecido no caso o presente Aumentando gradativamente a força do boneco sobre o presente observamos que o valor da força que antecede o movimento do corpo é 126N Sendo assim já calculado no item anterior o coeficiente de atrito estático determine a massa do objeto desconhecido Caro a aluno a Você deverá entregar o Relatório tipo Apresentação Simples Power point Para isso faça o download do template disponibilizado junto a este roteiro e siga as instruções contidas no mesmo Vídeo sobre força de atrito Chama o Físico httpswwwyoutubecomwatchvhk9Oy3rXNno Vídeo sobre força de atrito Me Salva httpswwwyoutubecomwatchv9QvFcJEaMhQ Energia cinética e potencial gravitacional Essa atividade prática permite que você tenha um embasamento teórico e prático a respeito da física mecânica Com o auxílio do simulador PheT Colorado vamos aplicar uma situação em que há a conservação da energia mecânica ou seja um sistema que não leva em conta forças dissipativas Desse modo os objetos da atividade prática são 1 Determinar a velocidade tomando como referência um valor de altura específico 2 Calcular a energia cinética para uma dada massa 3 Usar a conservação da energia para calcular o valor da velocidade para qualquer valor de altura Caro a alunoa Na presente atividade prática você irá utilizar um simulador virtual desenvolvido na Universidade de Colorado Boulder fundada em 2002 pelo ganhador do prêmio Nobel Carl Wieman O ambiente chamado PhET do inglês Physics Education Technology tem como objetivo promover simulações de matemática física química biologia e outras áreas da ciência O site está disponível em httpsphetcoloradoeduptBR Esse ambiente virtual permite que você estude de forma interativa outros assuntos abordados em nossa disciplina de física estática e cinemática VÍDEOPOCKET LEARNING EMBASAMENTO TEÓRICO Existe uma energia que é definida com base no movimento do corpo essa energia é chamada de energia cinética Matematicamente ela é escrita como 𝐸𝐶 𝑚 𝑣2 2 Em que 𝐸𝐶 é a energia cinética 𝑚 é a massa e 𝑣 a velocidade Vamos pensar no seguinte exemplo Você pega uma pedra e solta ela da linha do seu ombro provavelmente a pedra cai e chega ao solo causando um determinado impacto Por outro lado se a mesma pedra for solta de um prédio quase 20 vezes mais alto a força do choque da pedra com o solo é bem maior podendo levar o objeto a despedaçar inteiro Veja portanto que a energia adquirida pela pedra varia com a altura chamada de energia potencial gravitacional Matematicamente é escrita como 𝐸𝑃𝐺 𝑚 𝑔 ℎ Em que 𝐸𝑃𝐺 é a energia potencial gravitacional 𝑚 a massa 𝑔 a gravidade local e ℎ a altura que for solta o corpo Ademais assim como a energia cinética a potencial gravitacional também é dada em Joules Escaneie ou clique sobre o QR Code Suponha que durante um jogo de futebol uma cobrança de falta é feita e o jogado chuta a bola a qual descreve a seguinte trajetória Figura 1 Conversão de energia cinética em energia potencial gravitacional Fonte Bôas Doca e Biscuola 2012 Desprezando os efeitos de atrito com o ar e o gramado a bola sai com uma certa velocidade do ponto A e conforme sobe descrevendo um arco de parábola vai perdendo gradativamente sua velocidade até chegar no ponto mais alto B em que a velocidade é nula pois é um ponto de reversão em que a bola deixa de subir e retorna a descer No instante em que a bola deixa o ponto B e passa a cair de volta para o ponto C a bola começa o movimento com uma velocidade nula e chega no ponto final com a mesma velocidade que partiu do ponto A Ou seja podemos pensar constantemente em um equilíbrio de duas energias a cinética e a potencial gravitacional Ponto A 𝐸𝐶 𝑚á𝑥 e 𝐸𝑃𝐺 0 Ponto B 𝐸𝐶 0 e 𝐸𝑃𝐺 𝑚á𝑥 Ponto C 𝐸𝐶 𝑚á𝑥 e 𝐸𝑃𝐺 0 Veja que a energia cinética é máxima quando adquire a velocidade máxima permitida no problema e que a energia potencial gravitacional é máxima quando a bola atinge a maior altura possível Ademais vale ressaltar que ao longo do caminho uma energia é transformada na outra Portanto na metade da altura ainda a bola tem uma certa velocidade e também já subiu uma certa altura então ela possui metade das duas energias No início a bola não tem altura e muita velocidade logo muita energia cinética e sem potencial gravitacional depois toda a energia do sistema é transformada em gravitacional e a cinética se anula pois não tem velocidade ponto B de reversão e na sequência o sistema ganha velocidade aumenta 𝐸𝐶 e perde altura 𝐸𝑃𝐺 diminui De tal maneira que como é um sistema conservativo ou seja não possui forças que dissipam energia como a força de atrito a soma da 𝐸𝐶 com a 𝐸𝑃𝐺 resulta sempre no mesmo valor Sendo assim Em um sistema conservativo a energia mecânica total é sempre constante 𝐸𝑀 𝐸𝐶 𝐸𝑃𝐺 𝑐𝑡𝑒 Em que 𝐸𝑀 é a energia mecânica que é igual a constante 𝑐𝑡𝑒 Fonte Bôas Doca e Biscuola 2012 Materiais de consumo Descrição Observação Acesso à internet Recomendase que a prática seja feita em um computador Softwareaplicativosimulador Sim x Não Em caso afirmativo qual Pago Não Pago x Tipo de Licença Não se aplica Descrição do softwareaplicativosimulador Caso não seja necessário o uso do recurso preencher com Não se aplica NSA Kit Laboratório individual de atividade prática Sim Não x Em caso afirmativo qual Pago Não Pago Tipo de Licença Não se aplica Descrição dos materiais do kit Caso não seja necessário o uso do recurso preencher com Não se aplica NSA Verifique antecipadamente se o site que você está utilizando corresponde ao indicado neste material de modo que sua navegação na internet seja segura Além disso vale destacar a importância da criação de um ambiente ergonômico para aplicação desta prática virtual Para tanto elementos como iluminação ventilação e controle de ruídos devem ser bem planejados reduzindo assim os efeitos físicos e psicológicos de uma má organização O ambiente de trabalho ergonômico deve priorizar o conforto e permitir ajustes conforme a necessidade do alunoa por isso atentese também aos cuidados com cadeiras mesas e dispositivos eletrônicos utilizados na atividade VÍDEO POCKET LEARNING PASSO A PASSO DA PRÁTICA Prezado a aluno a para realizar essa atividade prática siga as instruções abaixo 1 Abra seu navegador da internet e acesse o site httpsphetcoloradoeduptBR Escaneie ou clique sobre o QR Code 2 Clique na opção Simulações e depois em Física 3 Procure pela simulação Forças e Movimento Energia na Pista de Skate Básico Depois clique na mesma 4 Clique no botão play para rodar a simulação 5 Na sequência você deve clicar na terceira opção de modo simulação intitulada Intro 6 Pronto agora você está no simulador de Forças e Movimento Energia na Pista de Skate Básico 7 Vamos entender o que é cada opção da simulação Opção 1 Nesse quadro você pode ter uma representação em forma de barras e setorial da alternância entre energia cinética e potencial gravitacional Além disso mostra também a grade e um velocímetro sem valores em escala Em nossa atividade vamos usar apenas a opção grade Não utilize a opção velocidade uma vez que os dados não correspondem aos registrados pelo velocímetro 8 Com a opção Mostrar Grade selecionada eleve o skatista até a posição de 5m de altura 1 Determine a velocidade que ele atinge no ponto mais baixo da trajetória Para isso utilize a conservação da energia mecânica Em outras palavras 𝐸𝑀𝑖 𝐸𝑀𝑓 Lembrese que energia mecânica é a soma das energias cinética com potencial gravitacional Dependendo da posição uma ou outra podem valer zero 2 Calcule a velocidade do skatista a uma altura de 2 metros Para isso compare a energia mecânica do ponto mais baixo da trajetória com a da altura de ℎ 2𝑚 3 Assumindo que a massa do skatista seja de 60 kg qual é a energia cinética do mesmo quando atinge o ponto mais baixo da trajetória saindo de uma altura de 5 metros Caro a aluno a Você deverá entregar o Relatório tipo Apresentação Simples Power point Para isso faça o download do template disponibilizado junto a este roteiro e siga as instruções contidas no mesmo Vídeo sobre energia mecânica Professor Boaro httpswwwyoutubecomwatchvcyRn0HlaTM Vídeo sobre energia mecânica e trabalho Descomplica httpswwwyoutubecomwatchvKOR2BjJlhTw Física Estática e cinemática Nome do Aluno OBJETIVO Apresente aqui os objetivos da prática em comum acordo ao descrito no item Porque Aprender isso Não é obrigatório apresentar imagens junto aos objetos Contudo caso queira enriquecer seu relatório fique a vontade Figura Lembrese de enumerar as figuras e colocar um título em cada uma delas Prática 1 Equilíbrio de corpos METODOLOGIA Apresente a metodologia da prática em comum acordo ao descrito no item O QUE PRECISO FAZER NESSA ATIVIDADE PRÁTICA Para organizar seu relatório coloque cada passo desde a apresentação do simulador com o link do site com cada questão e perguntas Prática 1 Equilíbrio de corpos RESULTADOS E DISCUSSÃO Nos itens que envolvem equações desenvolva o resultado passo a passo do início da equação até o resultado Respostas sem desenvolvimento matemático apenas com o valor final não serão consideradas No item 8 em que é pedido para calcular a massa de A o item 9 para calcular a massa de B e a letra c do item 10 obrigatoriamente devem conter o print da tela junto a resolução Lembrese que você deve resolver os seguintes problemas matemáticos Calcular a massa do corpo A Calcular a massa do corpo B Determinar o valor da soma das massas conhecidas e a massa de C bem como verificar através do equilíbrio com uma outra massa Prática 1 Equilíbrio de corpos CONCLUSÕES Apresente aqui suas conclusões no formato de tópicos Prática 1 Equilíbrio de corpos OBJETIVO Apresente aqui os objetivos da prática em comum acordo ao descrito no item Porque Aprender isso Não é obrigatório apresentar imagens junto aos objetos Contudo caso queira enriquecer seu relatório fique a vontade Figura Lembrese de enumerar as figuras e colocar um título em cada uma delas Prática 2 Força de Atrito METODOLOGIA Apresente a metodologia da prática em comum acordo ao descrito no item O QUE PRECISO FAZER NESSA ATIVIDADE PRÁTICA Para organizar seu relatório coloque cada passo desde a apresentação do simulador com o link do site com cada questão e perguntas Prática 2 Força de Atrito RESULTADOS E DISCUSSÃO Nos itens que envolvem equações desenvolva o resultado passo a passo do início da equação até o resultado Respostas sem desenvolvimento matemático apenas com o valor final não serão consideradas Nessa prática não é obrigatório inserir print da tela do simulador em nenhuma etapa Lembrese você deve fazer Calcular a aceleração Determinar o coeficiente de atrito estático e cinético Igualando a força de destaque com a força de atrito determinar a massa do presente Prática 2 Força de Atrito CONCLUSÕES Apresente aqui suas conclusões no formato de tópicos Prática 2 Força de Atrito OBJETIVO Apresente aqui os objetivos da prática em comum acordo ao descrito no item Porque Aprender isso Não é obrigatório apresentar imagens junto aos objetos Contudo caso queira enriquecer seu relatório fique a vontade Figura Lembrese de enumerar as figuras e colocar um título em cada uma delas Prática 3 Energia cinética e potencial gravitacional METODOLOGIA Apresente a metodologia da prática em comum acordo ao descrito no item O QUE PRECISO FAZER NESSA ATIVIDADE PRÁTICA Para organizar seu relatório coloque cada passo desde a apresentação do simulador com o link do site com cada questão e perguntas Prática 3 Energia cinética e potencial gravitacional RESULTADOS E DISCUSSÃO Nos itens que envolvem equações desenvolva o resultado passo a passo do início da equação até o resultado Respostas sem desenvolvimento matemático apenas com o valor final não serão consideradas É obrigatório a inclusão do print da tela com o skatista na posição inicial no item 3 Lembrese você deve fazer Calcular a velocidade no ponto mais baixo da trajetória Determinar a velocidade do skatista a uma altura de dois metros Dada a massa hipotética e a altura de referência calcular a velocidade no ponto mais baixo da trajetória Prática 3 Energia cinética e potencial gravitacional CONCLUSÕES Apresente aqui suas conclusões no formato de tópicos Prática 3 Energia cinética e potencial gravitacional Física Estática e cinemática Nome do Aluno OBJETIVO O objetivo desta prática de laboratório virtual é determinar a massa de dois objetos desconhecidos M1 e M2 aplicando os princípios de equilíbrio de corpos rígidos e torque A metodologia consiste em utilizar uma gangorra alavanca em equilíbrio estático onde inicialmente uma massa conhecida é usada para descobrir o valor de M1 explorando a relação de proporcionalidade entre massa e distância ao ponto de apoio fulcro Em um segundo momento o valor previamente determinado de M1 é utilizado como referência para calcular a massa do segundo objeto desconhecido M2 validando assim a Lei da Alavanca de Arquimedes e consolidando o entendimento de que o equilíbrio é alcançado quando a soma dos torques em relação ao fulcro é nula Prática 1 Equilíbrio de corpos METODOLOGIA E RESULTADOS Inicialmente utilizamos o site e seguimos a orientação da padronização para realizar a prática Foi deixada a opção de marcador de massa régua e por fim gangorra Inicialmente foi solicitado para colocarmos o peso conhecido de 10kg a 1m do eixo e o objeto misterioso A a 05m do eixo conforme a figura a seguir ao lado Foi possível notar que houve o equilíbrio da gangorra assegurando que é possível determinar a massa do objeto misterioso A Questão 1 Determinar a massa do corpo A Assim a massa do objeto A é de 20 kg Prática 1 Equilíbrio de corpos METODOLOGIA E RESULTADOS Em seguida foi solicitado que fosse removido o objeto de massa 10 kg e em seu lugar colocássemos um segundo objeto misterioso B a 20 m do eixo Sabendo que do outro lado permanece o objeto A de massa 20 kg ainda a 05 m do outro lado do eixo é possível determinar a massa do objeto misterioso B Questão 2 Determinar a massa do corpo B Assim a massa do objeto B é de 5 kg Em seguida é solicitada a soma das massas dos objetos A e B Assim a soma das massas é igual a 25 kg Prática 1 Equilíbrio de corpos METODOLOGIA E RESULTADOS Questão 3 Determinar o valor da soma das massas conhecidas e a massa de C bem como verificar através do equilíbrio com uma outra massa Sabendo que qual o valor de Podese notar que há igualdade na equação assegurando que realmente Na figura ao lado verificase visualmente o equilíbrio na gangorra Prática 1 Equilíbrio de corpos CONCLUSÕES Através da aplicação prática dos princípios do equilíbrio de torques Στ 0 foi possível determinar indiretamente as massas desconhecidas dos objetos A B e C Inicialmente utilizando uma massa padrão de 10 kg determinouse que a massa do objeto A era de 20 kg ilustrando a relação inversamente proporcional entre massa e distância ao fulcro para se atingir o equilíbrio Na segunda etapa utilizando o objeto A como nova referência calculouse a massa de B como 5 kg reforçando o mesmo princípio e demonstrando que um objeto posicionado mais longe do eixo requer menos massa para produzir o mesmo torque Por fim com base na relação direta fornecida confirmouse a massa de C como 15 kg O experimento validou de forma clara e consistente a Lei da Alavanca mostrando que o torque é função tanto da força aplicada massa gravidade quanto do braço de alavanca distância sendo fundamental para sistemas em equilíbrio estático Prática 1 Equilíbrio de corpos OBJETIVO Esta prática tem como objetivo investigar experimentalmente os efeitos do atrito estático e cinético em sistemas mecânicos aplicando a Segunda Lei de Newton para analisar a relação entre forças massa e aceleração Utilizando o simulador PhET Colorado buscase determinar quantitativamente os coeficientes de atrito estático e cinético por meio da observação direta do comportamento de corpos sob ação de forças externas validando teoricamente as condições de iminência de movimento e movimento relativo entre superfícies Prática 2 Força de Atrito METODOLOGIA E RESULTADOS Prática 2 Força de Atrito METODOLOGIA E RESULTADOS Prática 2 Força de Atrito Questão 1 Sabendo do valor da força de atrito registrada pelo simulador calcule o coeficiente de atrito cinético Logo a aceleração é Questão 2 Sabendo do valor da força de atrito registrada pelo simulador calcule o coeficiente de atrito cinético METODOLOGIA E RESULTADOS Prática 2 Força de Atrito Questão 3 Admitindo que a força de destaque é aquele número que antecede a força que consegue movimentar o objeto determina o coeficiente de atrito estático uma vez que nessa situação a força de atrito estática é igual a força de destaque Logo o coeficiente de atrito estático é Questão 4 Substitua a lata de lixo pelo objeto desconhecido no caso o presente Aumentando gradativamente a força do boneco sobre o presente observamos que o valor da força que antecede o movimento do corpo é 126N Sendo assim já calculado no item anterior o coeficiente de atrito estático determine a massa do objeto desconhecido CONCLUSÕES Através das atividades realizadas com o simulador PhET Colorado foi possível consolidar experimentalmente os conceitos fundamentais do atrito estático e cinético validando a Segunda Lei de Newton em situações com forças dissipativas A determinação dos coeficientes de atrito estático e cinético para a superfície da lata de lixo 100 kg demonstrou que a força requerida para iniciar o movimento é superior à necessária para mantêlo conforme esperado teoricamente Além disso a aplicação desses coeficientes para calcular a massa do objeto desconhecido presente 503402 kg a partir da força de destaque 126 N reforçou a confiabilidade do método e a relação linear entre força normal e atrito máximo Esses resultados destacam a previsibilidade dos fenômenos de atrito e sua importância em sistemas práticos além de ilustrar como grandezas não diretamente mensuráveis podem ser inferidas indiretamente por meio de princípios físicos bem estabelecidos Prática 2 Força de Atrito OBJETIVO Esta atividade prática tem como objetivo proporcionar um embasamento teórico e experimental sobre os princípios da física mecânica em particular a conservação da energia mecânica Por meio do simulador PhET Colorado será analisado um sistema idealizado sem forças dissipativas como atrito ou resistência do ar permitindo observar a transformação entre energia potencial gravitacional e energia cinética de maneira isolada Os objetos específicos desta prática incluem determinar a velocidade de um corpo em relação a uma altura de referência calcular a energia cinética para uma massa conhecida e utilizar o princípio de conservação da energia para prever a velocidade em qualquer ponto da trajetória Essa abordagem não apenas reforça a aplicação das leis de conservação de energia mas também ilustra a utilidade de ferramentas virtuais para complementar o aprendizado teórico em situações controladas e ideais Prática 3 Energia cinética e potencial gravitacional METODOLOGIA E RESULTADOS Questão 1 Determine a velocidade que ele atinge no ponto mais baixo da trajetória Prática 3 Energia cinética e potencial gravitacional METODOLOGIA E RESULTADOS Questão 2 Calcule a velocidade do skatista a uma altura de 2 metros Para isso compare a energia mecânica do ponto mais baixo da trajetória com a da altura de 2 ℎ 𝑚 Prática 3 Energia cinética e potencial gravitacional METODOLOGIA E RESULTADOS Questão 3 Assumindo que a massa do skatista seja de 60 kg qual é a energia cinética do mesmo quando atinge o ponto mais baixo da trajetória saindo de uma altura de 5 metros A energia cinética do skatista no ponto mais baixo da trajetória é 2940 J igual à energia potencial gravitacional que ele possuía no ponto mais alto Isso ilustra perfeitamente a conservação da energia mecânica Prática 3 Energia cinética e potencial gravitacional CONCLUSÕES Através das atividades realizadas com o simulador PhET Colorado foi possível comprovar experimentalmente o princípio da conservação da energia mecânica em sistemas ideais sem forças dissipativas A conversão integral de energia potencial gravitacional em energia cinéticaobservada desde o ponto de altura máxima até o ponto mais baixo da trajetóriavalidou quantitativamente as previsões teóricas como a relação para a velocidade em função da altura e o cálculo direto da energia cinética para e Esses resultados reforçam que a energia total do sistema permanece constante destacando a interdependência entre altura massa e velocidade Além disso a prática demonstrou como ferramentas virtuais podem simular condições ideais facilitando a visualização de conceitos abstratos e a aplicação de fórmulas em contextos controlados consolidando assim o entendimento fundamental da física mecânica Prática 3 Energia cinética e potencial gravitacional