Question

QUESTÃO 1
Um dos objetivos principais da nossa disciplina de Física Geral e Experimental I é realmente exemplificar por meio de experimentos as teorias estudadas. Assim, para observar um pouco mais sobre o assunto de Princípio da Conservação da Energia Mecânica, em seu ambiente virtual Studeo você tem acesso ao laboratório virtual da Algetec. No experimento virtual, você tem a possibilidade de obter experimentalmente dados de velocidade para um objeto oco e outro maciço. Desta forma, neste exercício será realizado o oposto: a partir dos dados apresentados a seguir em que o experimento já foi realizado, responda as alternativas que seguem.

Esfera de massa 150 g inicialmente em repouso e rampa de comprimento 240 mm. O experimento foi realizado três vezes e as velocidades finais apresentadas na tabela.
g=9,81 m/s2
Vf 1 0,78 s
Vf 2 0,75 s
Vf 3 0,75 s

a) Houve uma pequena variação nos dados apresentados, assim como provavelmente aconteceu com você durante o experimento no simulador. Assim, sugira pelo menos um motivo para estas diferenças.
b) A partir dos dados apresentados acima, desprezando as dimensões do objeto e sua composição, considerando que toda energia potencial foi transformada em energia cinética, qual o ângulo aproximado do plano inclinado em que o experimento aconteceu?

Answer 1

Devido à resistência do ar que se opõe ao movimento, pode variar a velocidade final. Usando a energia cinética e o trabalho total, o ângulo de 83,079 graus é encontrado.

Energia cinética

A energia cinética é a energia que um objeto possui devido ao seu movimento. Se queremos acelerar um objeto, devemos aplicar uma força. Para isso, precisamos fazer algum trabalho. Como resultado, transferimos energia para o objeto e ele se moverá com uma nova velocidade constante.

Sua fórmula é:

                          $W_{tot}=\frac{1}{2}m*V_f^2-\frac{1}{2} m*V_0^2$

e o trabalho total é:

                      $W_{tot}=(\sum\vec F)*\vec d$

• a) uma explicação para a variação da velocidade final é a resistência do ar, esta é uma força que atua sobre o corpo na direção oposta ao movimento.

• b) Para calcular o ângulo, primeiro determinamos o trabalho final, que é a força vezes o deslocamento, e depois aplicamos a fórmula da energia cinética.

Dados:

$m=150g=0,150Kg\\g=9,81m/s^2\\V_f=0,75m/s\\V_0=0m/s\\d=240mm=0,240m\\P=m*g=0,150Kg*9,81m/s^52=1,4715N$

Existem apenas duas forças se desprezarmos a resistência do ar:

                                    $W_{tot}=W_p+W_N$

A força normal não realiza trabalho.

$W_{tot}=P*dcos(\alpha )=1,47N*0,240m*cps(\alpha )=0,35*cos(\alpha )$

Aplicamos a energia cinética:

               $0,35*cos(\alpha )=\frac{1}{2}0,150Kg*(0,75m/s)^2\\ 0,35*cos(\alpha )=0,042\\cos(\alpha )=0,12\\\alpha =83,07$

Se você quiser ler mais sobre energia cinética, você pode ver este link:

https://brainly.com.br/tarefa/23913366

#SPJ1

Answer 2

a)

Sabemos que Ec = ½ m * v2 e também que nem toda energia potencial se

transforma em cinética num cenário do dia a dia, com parte dessa energia potencial

se transformando em cinética e outra se dissipando em, por exemplo, energia

térmica decorrente do atrito. As diferenças entre os valores encontrados podem ser

explicadas por esse motivo, e com mais testes, poderíamos ter mais valores

distintos com alguns outros valores repetidos novamente, como explicitado nos

valores encontrados na questão.

b)

Como o trabalho da resultante é igual ao trabalho da energia cinética,

desconsideramos o atrito e a única força que temos é o peso da esfera, temos que:

τR = m * a * d * cos(θ) = ½ *m * v2

tirando a média das velocidades, temos

VM = 0,78 m/s + 0,75 m/s + 0,75 m/s = 0,76 m/s

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Substituindo na fórmula:

0,15 kg * 9,81 m/s2 * 0,24 m * cos(θ) = ½ * 0,15 kg * (0,76 m/s)2

cos(θ) = 0,122663948

θ = 82.95412835 o ≅ 82.95 o