Física Experimental - Mecânica - EQ005H.
Índice Remissivo ........................................................................................................................................................................................................ 4
Abertura .................................................................................................................................. 6
Guarantee / Garantia.............................................................................................................. 7
Certificado de Garantia Internacional ............................................................................................................................................. 7
As instruções identificadas no canto superior direito da página pelos números que se iniciam pelos algarismos “199…” são destinadas ao professor. .............................................................................................................................................................................. 7
International Certificate of Guarantee ............................................................................................................................................. 7
All of the basic instructions identifies by numbers beginning with "199 . . . " are meant for use by teachers. .................................... 7
PCN .......................................................................................................................................... 7
Os produtos Cidepe são adequados aos Parâmetros Curriculares Nacionais - PCN .................................................................... 7
1992.026A_1 ............................................................................................................................ 8
Conheça o conjunto de mecânica dos sólidos com largador eletromagnético. .............................................................................. 8
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos Autorais Reservados.
1992.026_1 ............................................................................................................................. 10
Montagem da rampa para lançamentos. ........................................................................................................................................ 10
• O nivelamento da rampa de lançamento. .................................................................................................................................... 10
• A posição do ponto de apoio. ..................................................................................................................................................... 10
• Como colocar as folhas carbonadas. ........................................................................................................................................... 10
• Como acoplar um largador eletromagnético (acessório opcional). ............................................................................................ 11
O movimento bidimensional parabólico. ........................................................................................................................................ 11
A queda real e a queda livre de um corpo. ...................................................................................................................................... 11
O raio de giração (raio de inércia) e medidas com maior precisão. .............................................................................................. 11
O projétil e o alcance do projétil. ..................................................................................................................................................... 12
A imprecisão máxima da medida do alcance (desvio da medida do alcance). ............................................................................. 12
O alcance médio do projétil. ............................................................................................................................................................ 12
1992.002 ................................................................................................................................. 13
Conheça os dinamômetros analógicos de mola. ............................................................................................................................. 13
O dinamômetro de mola helicoidal. ................................................................................................................................................ 13
• O dinamômetro tubular. .............................................................................................................................................................. 13
• O dinamômetro retangular de fixação magnética. ...................................................................................................................... 13
• O dinamômetro tubular de fixação magnética. ........................................................................................................................... 13
• O zeramento inicial de um dinamômetro de mola helicoidal. .................................................................................................... 13
• Como ler na escala do dinamômetro tubular. ............................................................................................................................. 14
O dinamômetro circular de mola espiral. ....................................................................................................................................... 14
• Cuidados com os dinamômetros. .......................................................................................................................................... 14
1032.027A .............................................................................................................................. 15
A vantagem mecânica da roldana móvel. ....................................................................................................................................... 15
• A roldana móvel. ........................................................................................................................................................................ 15
1032.026A .............................................................................................................................. 17
A vantagem mecânica da roldana fixa. ........................................................................................................................................... 17
• A roldana. ................................................................................................................................................................................... 17
• A roldana fixa. ............................................................................................................................................................................ 17
1032.030A .............................................................................................................................. 19
A vantagem mecânica da talha exponencial. .................................................................................................................................. 19
• A talha exponencial. ................................................................................................................................................................... 19
1032.031 ................................................................................................................................. 21
A determinação experimental da vantagem mecânica do cadernal paralelo. ............................................................................. 21
• O cadernal paralelo. .................................................................................................................................................................... 21
1032.051 ................................................................................................................................. 23
Condições gerais de equilíbrio estático para um corpo esférico rígido apoiado. ........................................................................ 23
• O corpo rígido. ........................................................................................................................................................................... 23
• As condições para o equilíbrio estático de um corpo rígido. ...................................................................................................... 23
1032.011 ................................................................................................................................. 26
Uma maneira de determinar o tempo médio de reação de uma pessoa. ...................................................................................... 26
1
Física Experimental - Mecânica - EQ005H.
1032.013 ................................................................................................................................. 27
O pêndulo simples. ............................................................................................................................................................................ 27
A lei do isocronismo para pequenas oscilações do pêndulo simples. ............................................................................................ 28
• O período do pêndulo simples. ................................................................................................................................................... 28
• A unidade do período no SI. ................................................................................................................................................. 28
• A frequência do pêndulo simples. ............................................................................................................................................... 28
• A unidade da frequência no SI. ............................................................................................................................................. 28
A lei das massas e das substâncias pendulares. .............................................................................................................................. 29
A lei dos comprimentos do pêndulo simples. .................................................................................................................................. 29
1032.022A .............................................................................................................................. 30
A calibração de uma cinta de borracha, a calibração de uma mola helicoidal, a histerese elástica. ......................................... 30
A deformação mecânica (elástica e plástica). ................................................................................................................................. 30
• O limite de elasticidade do corpo. .............................................................................................................................................. 31
• O grau de alongamento da borracha depende do prévio histórico da borracha que compõe o corpo de prova (cinta). .............. 32
• A curva característica do alongamento do corpo de prova. ........................................................................................................ 32
A histerese elástica. ........................................................................................................................................................................... 32
• O dinamômetro. .......................................................................................................................................................................... 32
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos Autorais Reservados.
1032.052A .............................................................................................................................. 33
A lei de Hooke, a constante elástica e a força restauradora numa mola helicoidal. .................................................................... 33
• O agente físico força. .................................................................................................................................................................. 33
• A deformação plástica (deformação permanente). ...................................................................................................................... 33
• A deformação temporária (deformação elástica). ....................................................................................................................... 33
• A força restauradora de uma mola. ............................................................................................................................................. 34
• A constante elástica da mola helicoidal. ..................................................................................................................................... 34
• A unidade da constante de elasticidade no SI. ...................................................................................................................... 34
• A terceira lei de Newton. ............................................................................................................................................................ 34
1032.053 ................................................................................................................................. 36
A constante elástica numa associação de molas helicoidais em série. .......................................................................................... 36
1032.053A .............................................................................................................................. 37
A constante elástica numa associação de molas helicoidais em paralelo. .................................................................................... 37
1032.056A .............................................................................................................................. 38
O trabalho e a energia mecânica num sistema carga mola helicoidal.......................................................................................... 38
• A energia potencial elástica armazenada numa mola distendida ou comprimida. ................................................................ 39
• A energia cinética (energia de movimento) numa mola solta, inicialmente distendida ou comprimida. .............................. 39
Utilizando o princípio da conservação da energia mecânica num sistema carga mola helicoidal. ............................................ 40
1072.008A............................................................................................................................... 41
O MHS num sistema oscilante massa e mola helicoidal. ............................................................................................................... 41
• A equação de definição do MHS. ............................................................................................................................................... 41
• A velocidade instantânea, num instante genérico. ................................................................................................................ 41
• A aceleração, num instante genérico. .................................................................................................................................... 41
• A equação diferencial que define o MHS não amortecido. ......................................................................................................... 41
A equação diferencial que define o MHS executado por um móvel que oscila, com pequenas amplitudes, suspenso numa
mola helicoidal. ........................................................................................................................................................................... 42
Um processo dinâmico para a determinação de K. ........................................................................................................................ 42
• O princípio da conservação da energia. ...................................................................................................................................... 43
1032.012A............................................................................................................................... 44
A determinação dinâmica da constante elástica num oscilador massa e mola. ........................................................................... 44
• Determinando dinamicamente a constante elástica K. ............................................................................................................... 45
1042.028A .............................................................................................................................. 46
A comprovação experimental do empuxo. ...................................................................................................................................... 46
• A força denominada empuxo. ..................................................................................................................................................... 47
1042.032A .............................................................................................................................. 48
O princípio de Arquimedes. ............................................................................................................................................................. 48
Arquimedes de Siracusa (287 a 212 AC). ............................................................................................................................... 49
2
Física Experimental - Mecânica - EQ005H.
A expressão: Empuxo = (peso específico x volume) do líquido deslocado. .................................................................................. 50
• A densidade (ou massa específica) de uma substância. .............................................................................................................. 50
• A unidade de densidade (unidade da massa específica). ....................................................................................................... 50
• O peso específico de uma substância. ......................................................................................................................................... 50
1042.032A1 ............................................................................................................................ 51
A influência da densidade no valor do empuxo. ............................................................................................................................. 51
1042.032A2 ............................................................................................................................ 52
Determinando a densidade de um sólido através do empuxo. ...................................................................................................... 52
• A densidade (ou massa específica). ............................................................................................................................................ 52
• A unidade da densidade (ou massa específica) no SI. ........................................................................................................... 52
• O peso específico de um material. .............................................................................................................................................. 52
Arquimedes de Siracusa (287 a 212 AC). ..................................................................................................................................... 53
• A densidade relativa.................................................................................................................................................................... 53
• Arquimedes e a coroa do rei Hierão. ..................................................................................................................................... 53
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos Autorais Reservados.
1032.092 ................................................................................................................................. 54
A diferenciação entre força e pressão. ............................................................................................................................................. 54
• Os sólidos transmitem a força externa aplicada. ......................................................................................................................... 54
• O efeito da força aplicada depende da área em que esta força atua. ........................................................................................... 55
• A pressão..................................................................................................................................................................................... 55
Determinação da pressão exercida pelos pés de uma pessoa sobre o chão. .................................................................................. 56
1032.064 ................................................................................................................................. 57
O alcance num lançamento horizontal de projétil. ........................................................................................................................ 57
• A incerteza da medida do alcance. .............................................................................................................................................. 58
• O valor médio do alcance do projétil. ......................................................................................................................................... 58
1032.068 ................................................................................................................................. 59
Determinação da velocidade final de um projétil, através do alcance, num lançamento horizontal. ....................................... 59
1032.072 ................................................................................................................................. 61
Determinação da velocidade de lançamento horizontal de um projétil, pela conservação da energia. ..................................... 61
Pré-requisitos. ................................................................................................................................................................................... 61
• O princípio da conservação da energia mecânica. ...................................................................................................................... 61
• Questionário inicial. ................................................................................................................................................................... 62
1032.076 ................................................................................................................................. 64
A quantidade de movimento linear (horizontal) de uma esfera num lançamento horizontal. ................................................... 64
Pré-requisitos. ................................................................................................................................................................................... 64
• A impulsão. ................................................................................................................................................................................. 64
• A quantidade de movimento. ...................................................................................................................................................... 64
1032.080A .............................................................................................................................. 67
Determinação da quantidade de movimento numa colisão frontal (duas esferas diferentes). ................................................... 67
• Pré-requisitos. ................................................................................................................................................................................. 67
1032.080B............................................................................................................................... 69
Conservação da quantidade de movimento numa colisão lateral entre duas esferas diferentes. ............................................... 69
Pré-requisitos: ................................................................................................................................................................................... 69
3
Física Experimental - Mecânica - EQ005H.
Índice Remissivo
A
aceleração 41
alcance do projétil 12, 58
alcance num lançamento horizontal 57
altura num lançamento 58
amplitude 42
Arquimedes de Siracusa (287 a 212 AC) 53
associação de molas helicoidais em paralelo 37
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos Autorais Reservados.
C
cadernal paralelo 21, 22
calibração de um anel de borracha 30
calibração de uma mola helicoidal 30
centro de massa 24
centro dos momentos 23
conjugado, ou momento 23
constante de elasticidade de molas helicoidais 36
constante elástica da mola helicoidal 34
corpo rígido 23
curva característica do alongamento da cinta de bo 32
D
deformação elástica 30, 33
deformação mecânica 30
deformação permanente 30, 33
deformação plástica 30
deformação plástica (deformação permanente) 33
deformação temporária (deformação elástica) 33
densidade (ou massa específica) 50
densidade de um sólido através do empuxo 52
densidade relativa 53
dependência do empuxo em relação à densidade 51
deslocamento 65
desvio da medida do alcance 12, 58
determinação dinâmica da constante K da mola 45
diferenciação entre força e pressão 54
dinamômetro 13, 32
dinamômetro circular de mola espiral 14
dinamômetro tubular de fixação magnética 13
dinamômetros retângulares 13
dinamômetros tubulares 13
equilíbrio estável 24
equilíbrio indiferente 24
equilíbrio instável 25
erro de paralaxe 30
F
fluido 49
força 33
força de reação 34
força de tensão (força de tração, stress) 31, 32
força de tração 31, 32
força denominada empuxo 47
força equilibrante 15
força motora 18, 20
força resistente 15, 16, 17, 19
força restauradora 34, 35, 41
força resultante externa 23
frequência do MHS 42
frequência do oscilador massa e mola 45
frequência do pêndulo simples 28
G
grau de alongamento da borracha
32
H
Hertz 28
histerese elástica
32
I
imprecisão máxima da medida do alcance 12, 58
impulsão 64
incerteza 12
incerteza da medida do alcance 58
influência da densidade no valor do empuxo 51
J
Joule (J)
38
L
lançamento de um projétil 11
lei das massas e das substâncias pendulares 29
lei de Hooke 42
lei do isocronismo para pequenas oscilações do pên 28
lei dos comprimentos do pêndulo simples 29
limite de elasticidade do corpo 31
E
M
elongação 31
elongação versus força deformadora 31, 32
empuxo 47, 48, 49
energia 39
energia cinética 40
energia cinética (energia de movimento) 39
energia cinética total 63
energia mecânica num sistema carga mola helicoidal 38
energia potencial elástica 39, 40, 43
energia potencial inicial 63
equação de definição do MHS 41
equação diferencial que define o MHS 41, 42
equação diferencial que define o MHS executado por 42
equação em seno do MHS 43
equilíbrio estático de um corpo rígido 23
máquina simples 16
massa específica 50
medidor de forças 32
MHS (movimento harmônico simples) 41
MHS executado por um oscilador massa e mola 41, 44
molas helicoidais em paralelo 37
molas helicoidais em série 36
momento de inércia em torno do diâmetro da esfera 61
móvel de referência 41
movimento bidimensional parabólico 64
movimento em fase 41
N
nível de referência
13
4
Física Experimental - Mecânica - EQ005H.
oscilador massa e mola 44
unidade da frequência no SI 28
unidade do período no SI 28
P
V
perda de peso aparente de um corpo imerso 53
período 28
período do MHS 43
período do oscilador massa e mola 45
período do pêndulo simples 28
peso aparente do corpo dentro do líquido 47
peso específico 50, 52
ponto médio da trajetória 43
posição de equilíbrio 23, 42
pressão 55
princípio da conservação da energia 43
princípio da conservação da energia mecânica 40, 61
princípio da impenetrabilidade da matéria 46, 49
princípio de Arquimedes 48, 49
processo dinâmico para a determinação de K 42
projétil 12
pulsação 43
vantagem mecânica da roldana fixa 17
vantagem mecânica da roldana móvel 15
vantagem mecânica da talha exponencial 20
vantagem mecânica dinâmica 16, 18
vantagem mecânica do cadernal paralelo 21, 22
vantagem mecânica estática ideal 16, 18
vantagem mecânica estática real 16, 18
velocidade angular 61
velocidade de lançamento horizontal 61
velocidade instantânea 41
velocidade linear 61
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos Autorais Reservados.
O
Q
quantidade de movimento 66
quantidade de movimento linear 64
quantidade de movimento numa colisão frontal 67
quantidade de movimento numa colisão lateral 69
queda livre 11, 64
queda real 11
R
raio de giração (raio de inércia) 11
raio de inércia 11
roldana 15, 17
roldana fixa 17
roldana fixa é uma máquina simples 17
roldana móvel 15
roldana móvel é uma máquina simples 16
S
sólidos transmitem a força externa aplicada 54
stress 31, 32
T
talha exponencial 19
técnica da contagem regressiva compassada 26
tempo médio de reação 26
terceira lei de Newton 34
torque (conjugado, ou momento) 23
trabalho e a energia mecânica 38
trabalho realizado pelo agente externo 38
trabalho realizado por uma força constante 38, 43
trabalho realizado por uma força variável 39, 43
trabalho realizado sobre um sistema 39
transformações energéticas 61
trocas de energia num corpo que oscila numa mola 38
U
unidade da constante de elasticidade no SI 34
unidade da densidade (massa específica) no SI 50
unidade da densidade (ou massa específica) 52
5