Rede Social do Aprendendo Física

Conectando-se para aprender Física

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Roteiro Aquecedor Solar

Colégio Pedro II – Campus Centro
Disciplina: Física – Professor: Sérgio Lima
Ensino Médio – 1ª série – turno: Tarde
Alunos: Daianna Oliva – 08
Gabryel Pereira -  09
João Vitor -
Yasmin Passoumidis – 35
Turma: 2102

Aquecedor Solar Didático (aqueceu e não vazou água!)

Já pensou em construir um aquecedor solar na sua casa (com as condições atmosféricas – pressão, nível do mar… – do estado do Rio de Janeiro – Brasil), que aqueça em 8ºC, 2.780L de água em aproximadamente 30 minutos? Estranho, né, assustador? Sim; mas não é tão difícil quanto pode parecer.

Para construí-lo você precisará de:

Uma fôrma de bolo retangular de qualquer tamanho;
Uma mangueira plástica fina de aproximadamente 70 cm;
Uma lata de leite em pó vazia;
Uma placa de vidro de dimensões iguais as da bandeja, porém, com 2mm de espessura (servirá como uma tampa para a fôrma de bolo);
Revista ou jornal;
Durepóxi (quantos forem necessários) – particularmente, usei apenas dois;
Uma furadeira (ou qualquer outro artefato que consiga furar a bandeja) e
Uma bisnaga de silicone (opcional)
Tinta preta fosca (é importante que seja preta e fosca, pois o preto fosco consegue “armazenar” (absorver/não deixa escapar) melhor a energia emitida por uma fonte luminosa.)
Fita adesiva
Montagem:

Comece pela bandeja e pela lata, faça dois furos em extremidades opostas (os furos devem estar posicionados numa espécie de diagonal imaginária – sendo na lata, um embaixo e o outro em cima, em lados opostos também) de tamanho suficiente para que seja possível a passagem da mangueira plástica por dentro do mesmo.

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(NÃO FURAR DESTA MANEIRA,POIS A ÁGUA NÃO CIRCULARÁ,TANTO NA BANDEJA QUANTO NA LATA)

 

Após furar a bandeja, não ponha a mangueira dentro do buraco, de imediato! Pinte todo o interior da fôrma/bandeja com a tinta preta fosca. Dê a segunda “mão de tinta” e espere secar.

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Com a tinta já seca, é hora de enfiar a mangueira nos buracos! Corte a mangueira em dois pedaços e ligue-os da bandeja até a lata. O buraco que ficará na parte de baixo da bandeja, deve ser ligado pela mangueira ao buraco que fica embaixo da lata, assim como o que se posiciona em cima, deve ser ligado ao de cima da lata!

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Para que furar em extremidades opostas? Simples! Para que haja circulação da água, de forma que a água fria suba, seja esquentada na lata  desça (já aquecida), dando lugar para uma “nova porção de água fria”
Entre as mangueiras e os furos, sobrará um pequeno espaço, suficiente para vazar toda a água que será posta no aquecedor; mas o que você menos quer, é que vaze! Porque se vazar, todo o trabalho será em vão! Portanto, vede estes pequenos espaços com durepóxi (dica: molhar a massa do durepóxi com um pouco de água, ajuda a amolecê-la, para facilitar o manuseamento da mesma) de forma, que a água não passe de jeito nenhum por ali! Vede os quatro furos (dois da bandeja e dois da lata) utilizando-se da mesma técnica para com o durepóxi.
Envolva a lata com jornal e/ou revista. Isso será como uma espécie de isolante térmico para a lata, prenda as páginas com fita adesiva de sua preferência.

 

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Atenção!

Para fixar a “tampa” de vidro na bandeja (que ficou a 42 mm do fundo), envolva todo o vidro com durepóxi e posicione sobre a bandeja e vá modelando o durepóxi com a ponta dos dedos, de forma que o durepoxi do vidro encoste na bandeja. Caso aconteça de ficar algum lugar com um espaço entre a bandeja e o vidro, cubra-o com mais durepóxi! Isso será essêncial para que a água não vaze! – lembre-se que se a água vazar, todo o seu trabalho será em vão.
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Importante:

Faça um apoio que suporte a bandeja inclinada, e a lata acima. Isso fará com que a água circule da bandeja para a lata e da lata para a bandeja, aquecendo-a.

CONCEITOS TERMOFÍSICOS:
São três, sendo eles:

> Irradiação:  Ocorre quando o sol bate no vidro e vai pra água
> Condução: Ocorre na bandeja
> Convicção:Ocorre quando a água circula pra lata

 

<a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/”><img alt=”Licença Creative Commons” style=”border-width:0″ src=”http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88×31.png” /></a><br />Este obra está licenciado com uma Licença <a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/”>Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional</a>.

Roteiro de Replicação do Aquecedor Solar 2014

Colégio Pedro II – Campus Centro

Rio de Janeiro, 12 de abril de 2014

Disciplina: Física

Professor: Sérgio Lima

Integrantes do grupo:

Leonardo Cattari – nº20

Letícia Rezende – nº 22

Luiza Calixto – nº 25

Mª Eduarda Feijó – nº 27

1º ano E.M – T.: 2104

 

 

Introdução:

Por que é importante usar o aquecedor solar? Porque além de ser um sistema simples de fazer e utilizar, ele não agride o meio ambiente e trará muita economia para as pessoas que o utilizarem, pois o investimento gasto na compra do aquecedor (ou na montagem dele) logo se reverterá em contas de luz muito mais baratas.

O diretor-presidente da Soletrol (empresa que fabrica aquecedores solares) Luís Augusto Mazzon, afirma que ao substituir o chuveiro elétrico, ela diminui, em média, 35% do gasto de luz numa casa. E tem mais: a energia elétrica usada no aquecimento de água responde por 6% do consumo nacional, o dobro do destinado à iluminação pública. Em tempos de ameaça de blecaute e preocupação com o esgotamento das reservas energéticas essa parece ser a solução mais favorável para todos.

 

Passo a passo para a construção do aquecedor solar:

  • Materiais necessários
  1. uma bandeja pequena (metálica) retangular ou forma para bolo pequena(de alumínio);
  2.  um pedaço de vidro (espessura 2 mm) de dimensões compatíveis com as da bandeja;
  3.  uma lata vazia, tipo de leite em pó;
  4.  70 cm de mangueira plástica fina (1/4 );
  5.  tinta preto-fosco;
  6.  Durepoxi normal (secagem lenta).
  • Como fazer

Primeiramente, nosso grupo lixou e limpou a bandeja (para melhor aderência da tinta) e depois pintamos. Isso 2 dias antes do trabalho ser feito para a secagem ficar completa.

Após isso, pedimos para o pai de um dos integrantes do grupo furar a bandeja (coletor) e a lata (reservatório) com uma furadeira (não mexam com isso sozinhas, crianças! :D), um furo em cima e outro embaixo de cada um e o furo ficou praticamente da mesma espessura da mangueira de plástico.

Logo, nós cortamos a mangueira em duas partes iguais e afixamos essas partes nos furos da lata e da bandeja (o furo de cima da bandeja se conectava com o furo de cima da lata e o furo de baixo da bandeja se conectava com o furo de baixo da lata). Usamos o Durepoxi nessa parte, para nos certificarmos de que não haveria vazamentos de água. Após a secagem completa do Durepoxi, passamos a cola de silicone.

Depois disso, colamos o vidro à bandeja, também com o Durepoxi e esperamos secar um dia para depois testarmos.

*Ah, é importante colocar a lata num nível acima da bandeja, para melhor deslocamento da água, facilitando as correntes de convecção.

 

Testando…

Após a secagem completa do Durepoxi, resolvemos testar para ver se encontrávamos problemas. Enchemos a lata de água e prestamos atenção no seu deslocamento até a bandeja. Funcionou! Então, colocamos o equipamento no sol e esperamos a mudança de temperatura…

No dia da apresentação:

Deixamos o equipamento durante exatamente 60 minutos no sol (13:28-14:28) e notamos a diferença de temperatura de 6ºC na água (26ºC-32ºC)

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Cálculo da taxa de irradiação:

1200g = Massa da água

Área da bandeja = 21 x 25 = 525 cm² = 0,0525 m²

Diferença de temperatura = 32 – 26 = 6°C

Calor específico da água = 1 cal/g°

1 hora = 60 x 60 = 3600 segundos

Taxa de Irradiação = calorias sobre massa x área. (cal/seg x m²)

Calorias = diferença de temperatura x calor específico da água x massa da água = 6 x 1 x 1200 = 7.200

7.200/ 3600seg x 0,0525 m²= 7.200/189

Irradiação = 38,09/ s.m² (aproximadamente)

 

Itens facultativos:

Consumo de água quente mensal numa família de 4 pessoas:

Supondo que uma pessoa gaste, em média, 45 litros por dia, temos:

45 x 4= 180 litros por dia

Em um mês:

180 x 30 = 5400 litros

Supondo que um chuveiro tenha 3200 W e cada pessoa tome um banho por dia de, em média, 7 minutos:

Tempo = 7 x 4 x 30 = 840 minutos = 14h

Energia gasta = 14 x 3200 = 63.000 kWh

1kwh na Light = R$ 0,32874

0,32874 x 63000 = R$ 20,71 de economia trocando o chuveiro elétrico pelo aquecedor solar.

Fase Teorica II

Colégio Pedro  II – Campus Centro

Departamento de Física

Prof: Sérgio Lima

Grupo: Alessandra Mansur  nº 1                    Turma: 1203

Daniel Cardoso nº 5

Guilherme Cunha nº 16

Maria Júlia nº 22

Projeto Saltos e Corrida – Fase Teórica II

 

De acordo com pesquisas feitas, quanto mais alto o centro de massa se localiza no corpo, maior será o salto realizado. Tiramos a conclusão com dados experimentais abaixo:

Primeiro Salto – Braços para baixo 2,27 Metros
Segundo Salto – Uma mão levantada 2,51 Metros
Terceiro Salto – Duas mãos levantadas 2,45 Metros

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(http://caos.planetaclix.pt/exercicio/aikido/index.html)

Salto com as mãos pra baixo

Como o centro de massa corpórea está localizado aproximadamente no umbigo, o salto é menor.

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Salto com duas mãos levantadas

O centro de massa se localiza um pouco mais acima do umbigo,  perto do peito. E o salto consequentemente atinge uma altura maior

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 Salto com uma mão levantada

Com apenas uma mão levantada o centro de massa está em um ponto mais elevado que os dois outros saltos já que a altura atingida é a maior de todas.

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No próximo experimento medimos a velocidade média do aluno atleta com os seguintes dados concluídos através de uma corrida:

 

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Variação de Deslocamento 18 Metros
Variação de Tempo 3,16 Segundos

 

Velocidade Média = Δs / Δt

Δs       —–   18 metros                    Δt   —–    3,16 segundos

Velocidade Média = 5,70 m/s aproximadamente

Para o cálculo da energia cinética pesamos o aluno em uma balança para descobrirmos sua massa corpórea. E por fim substituímos na seguinte fórmula:

Energia Cinética = M.V² / 2

Dados:

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Massa 54 Kg
Velocidade Média 5,7 m/s

 

Energia Cinética : 54 . 5,7² / 2

Energia Cinética : 877,23 Jaules

O próximo passo foi realizar o calculo da energia potencial gravitacional a partir da seguinte fórmula:

Epg = M . G . H

Utilizamos os dados já coletados antes:

Massa 54 Kg
Gravidade 9,8
Altura Máxima 2,27 m

 

Energia potencial gravitacional = 54 . 9,8 . 2,27

 Energia potencial gravitacional = 2091,124

 

Como conclusão, observamos que a energia potencial gravitacional é quase o dobro da energia cinética. Porém, isso é só uma coincidência, pois as grandezas utilizadas em cada medida ( tirando a massa ) são diferentes e durante uma corrida o trabalho é mecânico e durante um salto o trabalho é da força peso, logo as duas medidas não possuem relação alguma.

Fontes: http://www.if.ufrj.br/~micha/projetos/fisica_esporte.html

 

Licença Creative Commons

Projetos Saltos e Corrida – Fase Teorica ll está licenciado sob uma licença Creative Commons Atribuição-SemDerivados 3.0 Não Adaptada.

Parte Teórica II

Colégio Pedro II – Campus Centro
Professor Sérgio
Ana Carolina Macariello – 03
Gabriel Romeo – 12
Julia Rossini – 19
Turma/Ano: 1207/2013
Após a realização do experimento, conforme descrito anteriormente em nosso Relatório, o grupo obteve os seguintes dados experimentais:

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Fotos do Experimento: Foto 1: http://oi40.tinypic.com/nx1j05.jpg / Foto 2 : http://oi44.tinypic.com/xf6ekh.jpg

1- Energia Cinética:
Utilizaremos os dados obtidos para calcular a Energia Cinética da corrida, a partir da velocidade média do aluno em uma trajetória pré-determinada e da fórmula:

Ec= mv²/2 (SI) onde;
m= 64 kg
v= s/t ; v= 10 m / 2,3 s ; v= 4,35 m/s²
(MV²)/2 = (64.4,35²)/2 = 1209,83/2 = 604,915 J

2- Energia Potencial Gravitacional:
Utilizaremos os dados obtidos para calcular a Energia Potencial Gravitacional em um salto vertical, quando o aluno alcança a altura máxima de seu salto (onde sua velocidade é 0 e a energia está armazenada para um movimento em potencial). Faremos isso a partir da fórmula:
Epg=m.g.h (SI) onde,
m= 64 kg
g= 9,8 m/s²
h= (altura máxima do salto) – (altura do aluno);
h= 2,10 m – 1,74 m= 0,5 m
Epg= mgh = 64.9,8.0,5 = 313,6 J

Considerações:

1-      É importante ressaltar que a corrida e o salto devem ter sido realizados pelo mesmo aluno durante o experimento, já que o objetivo final desse projeto é comparar a Energia Cinética da corrida e a Energia Potencial do salto vertical, cujas fórmulas possuem a variável m (massa do aluno) em comum, que deve ter o mesmo valor em ambos os casos.

2-       Também é essencial que o aluno realize a corrida e o salto com seus braços na mesma posição, para que haja mínima influência desses nos resultados obtidos.

3-      Durante o cálculo das energias, o grupo fez alguns arredondamentos ao encontrar resultados de contas com muitas casas decimais, a fim de trabalhar com apenas 2 casas decimais, julgado pelo grupo como apropriado para experimento.

Conclusão:

- O aluno saltou 3 vezes, com os braços em 3 posições distintas (braços abaixados, 1 braço levantado e 2 braços levantados), e o grupo obteve a medida da altura máxima de cada um desses saltos. Sabíamos que a cada mudança de posição, o centro de massa corpórea também mudaria de acordo. Ao saltar com ambos os braços levantados, o centro de massa do aluno atingiu uma altura maior do que a altura que o centro de massa atingiu quando tal aluno saltou com os braços abaixados. Isso ocorreu porque seu centro de massa também deslocou-se um pouco para cima ao levantar os braços. Concluímos que a redistribuição de massa corpórea não influencia na altura máxima de um salto vertical; logo, não é necessário achar o centro de massa do aluno para calcular a altura de seu salto, podendo apenas adotar um referencial qualquer em seu corpo, como a cabeça, referencial escolhido por nosso grupo.

-Depois de muito se discutir, debater e pensar. Nosso grupo chegou a conclusão de que os resultados quando parecidos são nada mais nada menos do que acaso. Tentamos primeiro considerar a resistência do ar ou o atrito da quadra, mas logo percebemos que tal fatores não gerariam tamanha diferença nos resultados. Chegamos então a conclusão que a predisposição física do atleta é interfere nos seus resultados nos experimentos, pois existem pessoas que correm rápido mais pulam baixo assim como existem indivíduos que pulam à alturas estratosféricas mas que não correm tão rápido. Por exemplo, para gerar a mesma energia do que em sua corrida, Usain Bolt, o recordista do 100m no atletismo, teria que pular a uma altura de 9 metros. Mesmo mantendo o grau de proporcionalidade com nossos resultados Bolt teria que pular cerca de 2 metros, mais que sua própria altura. Se quiséssemos encontrar um resultado igual teríamos que ajustar a gravidade do planeta, já que só mudaríamos o resultado da Ep, partindo do princípio que a Energia cinética não leva em consideração a aceleração da gravidade.

Referências Bibliográficas:

- http://www.ebah.com.br/content/ABAAABkXkAL/centro-massa

- http://www.if.ufrj.br/~micha/projetos/fisica_esporte.html

- Livro de Física (Helou-Gualter-Newton)- Volume 1-Ensino Médio

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