Física Experimental - Mecânica - Conjunto Arete - EQ005. 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 1992.026 ................................................................................................................................... 8 Conheça o conjunto de mecânica. ...................................................................................................................................................... 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 1992.026_0 ............................................................................................................................. 15 A correção da diferença volumétrica no cilindro de Arquimedes. ................................................................................................ 15 1032.022A .............................................................................................................................. 16 A calibração de uma cinta de borracha, a calibração de uma mola helicoidal, a histerese elástica. ......................................... 16 A deformação mecânica (elástica e plástica). ................................................................................................................................. 16 • O limite de elasticidade do corpo. .............................................................................................................................................. 17 • O grau de alongamento da borracha depende do prévio histórico da borracha que compõe o corpo de prova (cinta). .............. 18 • A curva característica do alongamento do corpo de prova. ........................................................................................................ 18 A histerese elástica. ........................................................................................................................................................................... 18 • O dinamômetro. .......................................................................................................................................................................... 18 1032.026A .............................................................................................................................. 19 A vantagem mecânica da roldana fixa. ........................................................................................................................................... 19 • A roldana. ................................................................................................................................................................................... 19 • A roldana fixa. ............................................................................................................................................................................ 19 1032.027A .............................................................................................................................. 21 A vantagem mecânica da roldana móvel. ....................................................................................................................................... 21 • A roldana móvel. ........................................................................................................................................................................ 21 1032.030A .............................................................................................................................. 23 A vantagem mecânica da talha exponencial. .................................................................................................................................. 23 • A talha exponencial. ................................................................................................................................................................... 23 1 Física Experimental - Mecânica - Conjunto Arete - EQ005. 1032.031 ................................................................................................................................. 25 A determinação experimental da vantagem mecânica do cadernal paralelo. ............................................................................. 25 • O cadernal paralelo. .................................................................................................................................................................... 25 1032.051 ................................................................................................................................. 27 Condições gerais de equilíbrio estático para um corpo esférico rígido apoiado. ........................................................................ 27 • O corpo rígido. ........................................................................................................................................................................... 27 • As condições para o equilíbrio estático de um corpo rígido. ...................................................................................................... 27 1032.011 ................................................................................................................................. 30 Uma maneira de determinar o tempo médio de reação de uma pessoa. ...................................................................................... 30 Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos Autorais Reservados. 1032.013 ................................................................................................................................. 31 O pêndulo simples. ............................................................................................................................................................................ 31 A lei do isocronismo para pequenas oscilações do pêndulo simples. ............................................................................................ 32 • O período do pêndulo simples. ................................................................................................................................................... 32 • A unidade do período no SI. ............................................................................................................................................ 32 • A frequência do pêndulo simples. ............................................................................................................................................... 32 • A unidade da frequência no SI. ....................................................................................................................................... 32 A lei das massas e das substâncias pendulares. .............................................................................................................................. 33 A lei dos comprimentos do pêndulo simples. .................................................................................................................................. 33 1032.052A .............................................................................................................................. 34 A lei de Hooke, a constante elástica e a força restauradora numa mola helicoidal. .................................................................... 34 • O agente físico força. .................................................................................................................................................................. 34 • A deformação plástica (deformação permanente). ...................................................................................................................... 34 • A deformação temporária (deformação elástica). ....................................................................................................................... 34 • A força restauradora de uma mola. ............................................................................................................................................. 35 • A constante elástica da mola helicoidal. ..................................................................................................................................... 35 • A unidade da constante de elasticidade no SI. ................................................................................................................. 35 • A terceira lei de Newton. ............................................................................................................................................................ 35 1032.053 ................................................................................................................................. 37 A constante elástica numa associação de molas helicoidais em série. .......................................................................................... 37 1032.053A .............................................................................................................................. 38 A constante elástica numa associação de molas helicoidais em paralelo. .................................................................................... 38 1032.056A .............................................................................................................................. 39 O trabalho e a energia mecânica num sistema carga mola helicoidal.......................................................................................... 39 • A energia potencial elástica armazenada numa mola distendida ou comprimida. ........................................................... 40 • A energia cinética (energia de movimento) numa mola solta, inicialmente distendida ou comprimida. ........................ 40 Utilizando o princípio da conservação da energia mecânica num sistema carga mola helicoidal. ............................................ 41 1072.008A............................................................................................................................... 42 O MHS num sistema oscilante massa e mola helicoidal. ............................................................................................................... 42 • A equação de definição do MHS. ............................................................................................................................................... 42 • A velocidade instantânea, num instante genérico. ........................................................................................................... 42 • A aceleração, num instante genérico. .............................................................................................................................. 42 • A equação diferencial que define o MHS não amortecido. ......................................................................................................... 42 A equação diferencial que define o MHS executado por um móvel que oscila, com pequenas amplitudes, suspenso numa mola helicoidal. ........................................................................................................................................................................... 43 Um processo dinâmico para a determinação de K. ........................................................................................................................ 43 • O princípio da conservação da energia. ...................................................................................................................................... 44 1032.012A............................................................................................................................... 45 A determinação dinâmica da constante elástica num oscilador massa e mola. ........................................................................... 45 • Determinando dinamicamente a constante elástica K. ............................................................................................................... 46 1042.028A .............................................................................................................................. 47 A comprovação experimental do empuxo. ...................................................................................................................................... 47 • A força denominada empuxo. ..................................................................................................................................................... 48 1042.032A .............................................................................................................................. 49 2 Física Experimental - Mecânica - Conjunto Arete - EQ005. O princípio de Arquimedes. ............................................................................................................................................................. 49 Arquimedes de Siracusa (287 a 212 AC). .......................................................................................................................... 50 A expressão: Empuxo = (peso específico x volume) do líquido deslocado. .................................................................................. 51 • A densidade (ou massa específica) de uma substância. .............................................................................................................. 51 • A unidade de densidade (unidade da massa específica). ................................................................................................. 51 • O peso específico de uma substância. ......................................................................................................................................... 51 1042.032A1 ............................................................................................................................ 52 A influência da densidade no valor do empuxo. ............................................................................................................................. 52 1042.032A2 ............................................................................................................................ 53 Determinando a densidade de um sólido através do empuxo. ...................................................................................................... 53 • A densidade (ou massa específica). ............................................................................................................................................ 53 • A unidade da densidade (ou massa específica) no SI. ..................................................................................................... 53 • O peso específico de um material. .............................................................................................................................................. 53 Arquimedes de Siracusa (287 a 212 AC). ..................................................................................................................................... 54 • A densidade relativa.................................................................................................................................................................... 54 • Arquimedes e a coroa do rei Hierão. ............................................................................................................................... 54 Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos Autorais Reservados. 1032.092 ................................................................................................................................. 55 A diferenciação entre força e pressão. ............................................................................................................................................. 55 • Os sólidos transmitem a força externa aplicada. ......................................................................................................................... 55 • O efeito da força aplicada depende da área em que esta força atua. ........................................................................................... 56 • A pressão..................................................................................................................................................................................... 56 Determinação da pressão exercida pelos pés de uma pessoa sobre o chão. .................................................................................. 57 1032.064 ................................................................................................................................. 58 O alcance num lançamento horizontal de projétil. ........................................................................................................................ 58 • A incerteza da medida do alcance. .............................................................................................................................................. 59 • O valor médio do alcance do projétil. ......................................................................................................................................... 59 1032.068 ................................................................................................................................. 60 Determinação da velocidade final de um projétil, através do alcance, num lançamento horizontal. ....................................... 60 1032.072 ................................................................................................................................. 62 Determinação da velocidade de lançamento horizontal de um projétil, pela conservação da energia. ..................................... 62 Pré-requisitos. ................................................................................................................................................................................... 62 • O princípio da conservação da energia mecânica. ...................................................................................................................... 62 • Questionário inicial. ................................................................................................................................................................... 63 1032.076 ................................................................................................................................. 65 A quantidade de movimento linear (horizontal) de uma esfera num lançamento horizontal. ................................................... 65 Pré-requisitos. ................................................................................................................................................................................... 65 • A impulsão. ................................................................................................................................................................................. 65 • A quantidade de movimento. ...................................................................................................................................................... 65 1032.080A .............................................................................................................................. 68 Determinação da quantidade de movimento numa colisão frontal (duas esferas diferentes). ................................................... 68 • Pré-requisitos. ................................................................................................................................................................................. 68 1032.080B............................................................................................................................... 70 Conservação da quantidade de movimento numa colisão lateral entre duas esferas diferentes. ............................................... 70 Pré-requisitos: ................................................................................................................................................................................... 70 3 Física Experimental - Mecânica - Conjunto Arete - EQ005. Índice Remissivo A aceleração 42 alcance do projétil 12, 59 alcance num lançamento horizontal 58 altura num lançamento 59 amplitude 43 Arquimedes de Siracusa (287 a 212 AC) 54 associação de molas helicoidais em paralelo 38 Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos Autorais Reservados. C cadernal paralelo 25, 26 calibração de um anel de borracha 16 calibração de uma mola helicoidal 16 centro de massa 28 centro dos momentos 27 conjugado, ou momento 27 constante de elasticidade de molas helicoidais 37 constante elástica da mola helicoidal 35 corpo rígido 27 correção do volume no cilindro de Arquimedes 15 curva característica do alongamento da cinta de bo 18 equação em seno do MHS 44 equilíbrio estático de um corpo rígido equilíbrio estável 28 equilíbrio indiferente 28 equilíbrio instável 29 erro de paralaxe 16 27 F fluido 50 força 34 força de reação 35 força de tensão (força de tração, stress) 17, 18 força de tração 17, 18 força denominada empuxo 48 força equilibrante 21 força motora 20, 24 força resistente 19, 21, 22, 23 força restauradora 35, 36, 42 força resultante externa 27 frequência do MHS 43 frequência do oscilador massa e mola 46 frequência do pêndulo simples 32 G D grau de alongamento da borracha deformação elástica 16, 34 deformação mecânica 16 deformação permanente 16, 34 deformação plástica 16 deformação plástica (deformação permanente) 34 deformação temporária (deformação elástica) 34 densidade (ou massa específica) 51 densidade de um sólido através do empuxo 53 densidade relativa 54 dependência do empuxo em relação à densidade 52 deslocamento 66 desvio da medida do alcance 12, 59 determinação dinâmica da constante K da mola 46 diferença volumétrica 15 diferenciação entre força e pressão 55 dinamômetro 13, 18 dinamômetro circular de mola espiral 14 dinamômetro tubular de fixação magnética 13 dinamômetros retângulares 13 dinamômetros tubulares 13 H E M elongação 17 elongação versus força deformadora 17, 18 empuxo 48, 49, 50 energia 40 energia cinética 41 energia cinética (energia de movimento) 40 energia cinética total 64 energia mecânica num sistema carga mola helicoidal 39 energia potencial elástica 40, 41, 44 energia potencial inicial 64 equação de definição do MHS 42 equação diferencial que define o MHS 42, 43 equação diferencial que define o MHS executado por 43 máquina simples 22 massa específica 51 medidor de forças 18 MHS (movimento harmônico simples) 42 MHS executado por um oscilador massa e mola 42, 45 molas helicoidais em paralelo 38 molas helicoidais em série 37 momento de inércia em torno do diâmetro da esfera 62 móvel de referência 42 movimento bidimensional parabólico 65 movimento em fase 42 Hertz 32 histerese elástica 18 18 I imprecisão máxima da medida do alcance 12, 59 impulsão 65 incerteza 12 incerteza da medida do alcance 59 influência da densidade no valor do empuxo 52 J Joule (J) 39 L lançamento de um projétil 11 lei das massas e das substâncias pendulares 33 lei de Hooke 43 lei do isocronismo para pequenas oscilações do pên 32 lei dos comprimentos do pêndulo simples 33 limite de elasticidade do corpo 17 4 Física Experimental - Mecânica - Conjunto Arete - EQ005. unidade da densidade (massa específica) no SI 51 unidade da densidade (ou massa específica) 53 unidade da frequência no SI 32 unidade do período no SI 32 N nível de referência 13 O oscilador massa e mola 45 V Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos Autorais Reservados. P perda de peso aparente de um corpo imerso 54 período 32 período do MHS 44 período do oscilador massa e mola 46 período do pêndulo simples 32 peso aparente do corpo dentro do líquido 48 peso específico 51, 53 ponto médio da trajetória 44 posição de equilíbrio 27, 43 pressão 56 princípio da conservação da energia 44 princípio da conservação da energia mecânica 41, 62 princípio da impenetrabilidade da matéria 47, 50 princípio de Arquimedes 49, 50 processo dinâmico para a determinação de K 43 projétil 12 pulsação 44 vantagem mecânica da roldana fixa 19 vantagem mecânica da roldana móvel 21 vantagem mecânica da talha exponencial 24 vantagem mecânica dinâmica 20, 22 vantagem mecânica do cadernal paralelo 25, 26 vantagem mecânica estática ideal 20, 22 vantagem mecânica estática real 20, 22 velocidade angular 62 velocidade de lançamento horizontal 62 velocidade instantânea 42 velocidade linear 62 Q quantidade de movimento 67 quantidade de movimento linear 65 quantidade de movimento numa colisão frontal 68 quantidade de movimento numa colisão lateral 70 queda livre 11, 65 queda real 11 R raio de giração (raio de inércia) 11 raio de inércia 11 roldana 19, 21 roldana fixa 19 roldana fixa é uma máquina simples 19 roldana móvel 21 roldana móvel é uma máquina simples 22 S sólidos transmitem a força externa aplicada 55 stress 17, 18 T talha exponencial 23 técnica da contagem regressiva compassada 30 tempo médio de reação 30 terceira lei de Newton 35 torque (conjugado, ou momento) 27 trabalho e a energia mecânica 39 trabalho realizado pelo agente externo 39 trabalho realizado por uma força constante 39, 44 trabalho realizado por uma força variável 40, 44 trabalho realizado sobre um sistema 40 transformações energéticas 62 trocas de energia num corpo que oscila numa mola 39 U unidade da constante de elasticidade no SI 35 5
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