Grupo: Alexandre Vasques n°1

Lucas M Macedo n°18

Guilherme Ribeiro n°11

Natasha Lima n°23
Su Li Hang n°

Série: 1° Ano do Ensino Médio

Turma: 2108

Ano: 2012
Roteiro para Replicação

1°-Material- tabuleiro de alumínio, tinta óleo, durepoxi, uma lata de leite em pó, uma furadeira( com o objetivo de furar o tabuleiro) ,vidro, durex, jornal(isolante térmico), cola de silicone e pedaços de papel da embalagem(o papel tem a parte interna feita de plástico) interna do durepoxi afim de vedar possíveis vazamentos) e uma mangueira transparente.
Processo de produção do aquecedor- Utilizamos a tinta óleo para dar as duas mãos de tinta no tabuleiro, o que demorou porque a tinta é úmida e não seca perfeitamente, antes disso limpamos o tabuleiro na cozinha do Colégio Pedro II- Centro.
Após a tinta seca, furamos o tabuleiro com uma furadeira e uma broca um pouco maior que o diâmetro da mangueira

Com o tabuleiro de alumínio pintado a tinta óleo e já furado, em dois pontos que na vertical ficam em alturas diferente.
Tivemos de enrolar o jornal na lata de leite em pó, o jornal serve como isolante térmico e utilizamos o durex e um pouco da cola de silicone para que ficasse bem preso na lata o jornal.
Após isso, utilizamos o durepoxi para prender e vedar as mangueiras na lata e no tabuleiro. Depois do feito, utilizamos a cola de silicone para colar o vidro no tabuleiro, e vedamos a parte externa do vidro, a borda onde foi posta a cola de silicone para colar o vidro, vedamos com durepoxi e o papel da embalagem para prevenir possíveis vazamentos.
Os furos, feitos com uma furadeira no tabuleiro e na lata, estão em alturas diferentes quando os objetos são postos na vertical.
Massa da água= 500g

Área= 23 cm x 33cm    -     0.23 m x 0.33m
Temperatura inicial= 25C°
Temperatura final=  34C°
Calor específico da água = 1 cal/g°
1 hora = 3600 segundos
Cal/seg x m² = taxa de irradiação
9 x 1 x 500 = 4500
4500/ 3600 seg x 0,0759 =>  4500/ 273,2 => ~ 16,47144
Taxa de irradiação =  ~ 16,47144

1º Ano T: 2104

Roteiro de Replicação
Indicações práticas para a montagem do aquecedor:

I.    Na falta de uma furadeira, que otimizaria muito o nosso trabalho, utilizamos antenas de TV, pregos e pequenos utensílios metálicos de diferentes diâmetros para que aos poucos fosse se formando os furos para entrada dos tubos de plástico, por meio do martelo;

Utilização de energia solar para aderência mais eficaz da tinta

II.    Para que os tubos não rasgassem ao entrar nos buracos, que formaram pontiagudas sobras com as marteladas, utilizamos uma lixa para que a superfície ficasse mais lisa e não oferecesse perigo de um futuro vazamento;
       

III.    Antes de fixar os tubos com Durepoxi, utilizamos cola de silicone um dia antes;

IV.    O reservatório foi forrado por várias folhas de papel de jornal, pois o calor específico pequeno do jornal dificultaria a perda de calor para o ambiente, funcionando como um isolante térmico e, assim, tornando mais eficiente o aquecimento.

Taxa de Irradiação

Considerando a fórmula para cálculo da taxa de irradiação:
I = Q/A.∆t, temos:
I = 2100 . 1 . (27-24)
532 . 3600
= 0,00328 cal/cm².s

m = 2100g          a = 28 cm . 19 cm (cm²)

∆T = 3 ºC         ∆t = 3600s

Θi = 24 ºC         Cágua = 1 cal/g°

Θf = 27 ºC
Obs: a variação ∆T pequena deve-se ao dia nublado em que o aquecedor fora posto em prática

Consumo de água quente

Considerando que:

a.    Um banho de 12 minutos de uma pessoa, consome 225l e cada pessoa tome dois banhos por dia temos 450l de água quente por dia;

b.    A água quente é apenas utilizada no banho;

Numa família de 4 pessoas podemos estimar um consumo de:

450l . 4 (pessoas) . 30 (mês)
= 54.000l de água quente/ mês

Economia de luz elétrica

Para calcularmos o consumo de energia elétrica do chuveiro em um banho, utilizamos sua potência em kW e o tempo de uso em horas, então teremos:

Energia = 4,5 kW (potência / exemplo retirado do chuveiro da casa do Tiago) . 12 min (variação de tempo)
E = 4,5kW . 0,2 h = 0,9 kW/h

Para descobrir a economia em reais, considerarmos a tarifa cobrada pela Light por kW/h (distribuidora de energia elétrica do RJ) e a energia consumida (E)

Custo = 0,34304 ( tarifa vigente até 6/11/2012) . 0,9 kW/h (quantidade de energia gasta em um banho)
Custo = 0,34304 R$/kW/h . 0,9 kW/h
= R$ 0,31 (aproximadamente)

Considerando uma família de 4 pessoas que tomem 2 banhos por dia levando 12 minutos sob a água quente, temos durante um mês um custo de:

C = R$ 0,31 . 2 (Qbanhos) . 4 (pessoas) . 30 (mês)
= R$ 74,40

Ao trocar o aquecimento de água por energia elétrica por energia solar, temos uma economia de aproximadamente R$ 74,40 por mês.

<a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/”><img alt=”Licença Creative Commons” style=”border-width:0″ src=”http://i.creativecommons.org/l/by-nc-nd/3.0/br/88×31.png” /></a><br /><span xmlns:dct=”http://purl.org/dc/terms/” href=”http://purl.org/dc/dcmitype/Text” property=”dct:title” rel=”dct:type”>Relatório de Física</span> de <span xmlns:cc=”http://creativecommons.org/ns#” property=”cc:attributionName”>Tiago</span> é licenciado sob uma <a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/”>Licença Creative Commons Atribuição-Uso não-comercial-Vedada a criação de obras derivadas 3.0 Brasil</a>.

Grupo: Juliana Barboza do Nascimento         n° 16
Larissa Mello da Silva             n° 17
Lucas Lima de Carvalho  n° 20
Tainá D’Aiuto                  n° 33

Roteiro de Replicação

Material:

- Uma bandeja pequena e retangular de metal
- Vidro de 2mm de espessura e que deve ter exatamente o mesmo tamanho da bandeja
- Uma lata de metal (de leite em pó)
- 2 mangueiras de 70cm cada
- Tinta preto fosca
- Durepoxi
- Martelo
- Pregos de tamanhos variados
- Silicone
-  Lixa

Montagem:

1 – Use álcool para limpar a bandeja.

2 – Deve-se pintar o tabuleiro com a tinta preto fosca, previamente, e depois passar outra mão de tinta.

3 – Faça os buracos: um do lado direito do tabuleiro e o outro no lado esquerdo, porém na parte de baixo; na espessura exata da mangueira.
Dica: utilize pregos de espessuras diferentes, começando com o menor, para ir furando aos poucos a bandeja.
Dica: após furar cada buraco, bata com o auxílio do martelo o lado de dentro da bandeja para desamassá-la.
OBS: amasse as dobras do buraco e raspe no final para não furar a mangueira.

4 – Faça os buracos no reservatório, um no meio da lata e o outro bem em baixo.
Dica: utilize o mesmo modo que você furou a bandeja.
Dica: segura no lado de dentro para não amassar muito a lata e estragá-la.
Dica: amasse as dobras do buraco e raspe no final para não furar a mangueira.

5 – Encaixe as mangueiras nos buracos do tabuleiro e da lata.

6 – Use Silicone para colar a mangueira

7 – Depois de seco o silicone,use o durepoxi para prender as mangueiras e não vazar a água
Dica: use o durepoxi para prender nos lados de dentro e de fora da bandeja.
Dica: espere o durepoxi secar bastante tempo, e não mexa durante esse processo.

8 – Cole o vidro também usando o silicone e depois o durepoxi.

9 – Enrole o reservatório com jornal e depois tampe.
A física do Trabalho

O calor se propaga por Irradiação do Sol para a placa coletora, por condução, da placa coletora para a água dentro da placa e convecção da água para o reservatório.
Taxa de Irradiação:

Área do coletor: 21×31 = 651 cm²
Tempo: 1h (3600 segundos)
Temperatura Inicial: 20°C
Temperatura final: 23°C
Massa: 2290 g
Calor específico da água: 1cal/g°
Calorias: diferença de temperatura X calor específico X massa = 3 X 1 X 290 = 870 Cal
Taxa de Irradiação: Caloria / massa X área =
870 / 2290 X 651 =0,0029cal ) cal / s.m-² (aproximadamente)

Itens Extras:

Consumo de água quente
Levando em conta que uma pessoa, que toma um banho de 12 minutos, consome 225 L, e que cada pessoa toma dois banhos por dia, logo irão consumir 450 L de água quente por dia. Então em uma família de 4 pessoas o consumo de água será:

450 L X 4 (pessoas) X 30 (mês) = 54.000 L de água quente por mês

Economia de luz elétrica
Para calcularmos o consumo de energia elétrica do chuveiro em um banho, temos que utilizar o kW e o tempo de uso (em horas):

Energia = 5,5 kW (potência retirada baseado no chuveiro da Tainá) X 12 min (variação de tempo)

E =5,5 W . 0,2 h = 1,1 kW/h

Para descobrir a economia em reais, pegamos a tarifa cobrada pela Light por kW/h e a energia consumida (E)

Custo = 0,34304 . 1,1 kW/h (energia gasta em um banho)
Custo = 0,34304 . 1,1 kW/h = R$ 0,38 (aproximadamente)

Considerando que em uma família de 4 pessoas cada um toma 2 banhos por dia com duração de 12 minutos com água quente, então o custo mensal será:

C = 0,38 X 2 (n° de banhos) X 4 (n° de pessoas) X 30 (mês) = R$ 91,20

Então, observa-se que se trocássemos o aquecimento de energia elétrica, pelo aquecimento de energia solar, teríamos uma economia de R$91,20.

<a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/“><img alt=”Licença Creative Commons” style=”border-width:0″ src=”http://i.creativecommons.org/l/by-nc-nd/3.0/br/88×31.png” /></a><br />Este obra foi licenciado sob uma Licença <a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/“>Creative Commons Atribuição-Uso não-comercial-Vedada a criação de obras derivadas 3.0 Brasil</a>.

Ano: 2012

Série: 1° Ano

Turma: 2102

Integrantes:

• Antonio Miranda – N°: 05
• Bernardo Prata – N°: 06
• Leonardo Travassos – N°: 17
• Matheus Brito – N°: 21
• Otávio Andrade – N°: 27

Montagem do aquecedor solar de água

Material:

1. Uma bandeja de alumínio tamanho: 43 x 28 x 5 cm (comprimento x largura x altura).
2. Dois canos de plástico, de um metro cada, diâmetro: ¾.
3. Um vidro de 4 mm de espessura, dimensões: 47 x 33 cm
4. Um pequeno pote de tinta preta para alumínio Suvinil.
5. Garrafa pet, volume: 2 litros.
6. Duas colas tipo Durepox normal, peso: 100 gramas.

Montagem:
Começamos furando a bandeja de alumínio com uma furadeira, fizemos dois furos, um em cada extremidade da bandeja e com uma pequena diferença de altura.  A seguir pintamos a primeira demão de tinta preta e esperamos secar, logo após a secagem, aplicamos outra demão. Usamos um secador de cabelo para agilizar a secagem da segunda demão, após 40 min a tinta já havia secado por completo e estávamos prontos para prosseguir com o projeto. Colocamos os canos transparentes nos devidos buracos os vedamos com Durepox, (o Durepox necessita de estar bem misturado, até formar uma massa uniforme, de apenas uma cor, para ajudar a malear umedecemos nossas mãos) posicionamos o vidro em cima da badeja e também o vedamos com Durepox. Depois furamos dois buracos no recipiente (garrafa pet) com um ferro de solda, colocamos os canos e passamos Durepox em volta. Esperamos pacientemente a cola secar por duas horas.

Resultados experimentais:
No dia de montagem do nosso aquecedor não pudemos testá-lo com máxima eficiência porque estava chovendo. Dias depois conseguimos testá-lo, estava um dia ensolarado, usamos um termômetro convencional vendido em farmácias. No dia do teste a temperatura ambiente se encontrava a 33°C. O aquecedor solar ficou exposto à radiação solar por exatos uma hora. Medimos a temperatura inicial da água no reservatório que estava a 28°C, depois de 30 minutos a água já se encontrava a 40°C.  Após uma hora de exposição ao sol, a água presente no reservatório se encontrava a incríveis 50°C.

Em uma imagem,o integrante Leonardo Travassos apresentando o aquecedor de água sendo preenchido e na outra, o mesmo integrante do grupo colocando água no reservatório, tentando retirar bolhas de ar presentes no cano.

Cálculo da irradiação solar:

Massa de água: 6500g

Calor específico da água: 1cal/g.°C

Variação de temperatura: 22°C

Tempo de exposição: 1 hora = 3600s

Calorias: Q

Q_água= m_água.c_espec.água.∆T

Q= 6500(g).1(cal/g.°C).22(°C)

Q=143000cal

Irradiação solar: Cal/s.cm²

Calorias em 1 segundo:

143000(cal)/3600(s) = 39,72222 (cal/s)

Calorias por segundo para cada cm² de área:

39,72222(cal/s)/1024(cm²) = 0,03879(cal/s.cm²)

Taxa de irradiação solar média = 0,03879 cal/s.cm²

Itens facultativos:

Item N° 1:

O consumo de água quente mensal numa família de quatro pessoas:

Considerando a vazão de um chuveiro como: 6L/min
Consumo médio de água quente por pessoa por dia (considerando banhos de 15min):
6L . 15(min) = 90 litros por dia por pessoa.

90(litros por pessoa por dia) . 4(pessoas) . 30(um mês) = 10800litros

Gasto mensal de água quente da família:

10800 litros por mês.

Item N° 2:

Cálculo de economia de gasto de consumo de água quente mensal em uma família de quatro pessoas:

Chuveiro elétrico: 5000watts
Duração banho por pessoa: 15 min = 0,25h
Banhos por dia: um por pessoa

Consumo diário de energia (Kw.h):
E = Pot. ∆T

E = 5(Kw) .  0,25(h)
E= 1,25(Kw.h)
E.4 (Porque são 4 pessoas) = 5kw.h

Consumo mensal de energia:

5(Kw.h) . 30 = 150Kw.h (por mês)

Custo mensal do chuveiro elétrico:

Considerando o valor de R$0,45 para cada Kw.h, o custo mensal deste chuveiro elétrico para essa família é de:

150(Kw.h) . 0,45 = 67,5

A economia feita pela família se ela possuísse um sistema de aquecimento de água por energia solar seria de R$ 67,50 por mês.

Roteiro de replicação

Material necessário

• Bandeja Metalica Retangular
• Tinta Preto Fosco
• Durepoxi
• Mangueira Plastica
• Lata vazia
• Cola de silicone
• Vidro (2mm)
• 4 pedaços de tubinho de alumínio

Depois de montarmos nosso aquecedor solar conseguimos destacar algumas coisas que facilitam a montagem do projeto, não são obrigatórios serem feitos, mas podemos perceber que isso facilitaria o trabalho

Dicas:

• Prender a antena de TV na lata e na bandeja primeiro

Prender a antena de TV na lata é melhor porque é mais fácil de vazar entre a antena e a bandeja/lata do que na antena com a mangueira e, além disso, a colagem da mangueira na antena é mais simples do que a da antena na lata/bandeja, por isso, realizar primeiro a colagem das antenas na lata e na bandeja.

• Deixar o vidro para colar por ultimo

O vidro é o material mais “delicado” do trabalho, pois é muito fácil de ser quebrado, pois é fino e pequeno. É bom não colar o vidro no inicio do trabalho, pois além de você evitar o risco de quebrá-lo você pode trabalha com a colagem da antena na bandeja por dentro e por fora dela.

• Suporte de alumínio

A bandeja segundo o roteiro tem que ficar inclinada, ou seja, não pode ficar sobre uma superfície reta. Nosso suporte foi feito com alumínio pois nós consideramos um material mais maleável e mais barato pois pode ser feito com pequenos pedaços da sobra de um trabalho de um serralheiro.

• Não furar a bandeja com prego

Algo que não é muito difícil encontrar hoje é uma maquina de furar, até mesmo muitos pais tem maquinas em casa para uso domestico. Não é bom furar com o prego porque além de ser muito mais trabalhoso é você pode acabar danificando a lata ou a bandeja.

Irradiação

Irradiação é a quantidade de calorias que uma determinada área recebe durante um determina tempo (cal/m².s). Em nosso experimento após uma hora a temperatura da água no aquecedor variou de 24,4 graus Celsius para 26,5 graus Celsius com uma massa de 1,7l, ou seja, 1700 gramas de água.

1700 x 1 x (26,5-24,4) = x

1700 x 2,1 = x

X = 3570 cal

A bandeja tinha em suas dimensões 32 cm de comprimento e 20 cm de largura

A = 20 x 32

A = 640 cm²

A = 0,064 m²

O tempo entre a primeira vericação com o termômetro e a última foi de 1 hora

S = 1.60.60

S = 3600

I = 3570 / 0,064 x 3600

I = 3570 / 230,4

L = 15,5

A irradiação é aproximadamente 15,5 cal / (s.m²)

Estimativa do consumo médio de água quente de uma família de Quatro

pessoas

Em minha casa deixei uma balde em baixo do chuveiro elétrico ligado no modo quente durante 10 segundos, e ao retirar a água da balde vi que foram despejados ao longo do tempo 900 ml de água, ou seja, o chuveiro despeja 900 ml de água a cada 10 s

Um banho em condições normais tem em média 5 minutos, contando de uma forma que o chuveiro fique ligado ao longo de todo o banho

Uma pessoa normal geralmente toma no mínimo um banho por dia, porém, em determinados dias as pessoas acabam tendo que tomar mais de um banho então se estima que em uma semana uma pessoa tome cerca de 10 banhos.

900 ml/10s = x ml/300s

900 ml = x ml/30s

X ml = 900 ml x 30

5 minutos = 27 l

a x b x c x d

a = número de litros em um banho de 5 minutos

b = número de pessoas na casa

c = número de banhos por pessoa em uma semana

d = número de semanas em um mês

27 x 4 x 10 x 4 = y

108 x 40 = 4320 litros

Uma família de quatro pessoas gasta cerca de 4320 l de água por mês com o banho no chuveiro elétrico

Gasto de um chuveiro elétrico:

Em uma família de 4 pessoas supomos que cada pessoa tome 10 banhos por semana, com 5 minutos cada, isso em um mês daria cerca de 40 banhos por semana e 160 das 4 pessoas em um mês. Supondo que sejam 5 minutos por banho, que um chuveiro elétrico gaste por hora 6000 W e que a light cobra R$0,32 por kW teremos:

160 X 5 = 800 minutos

1 kW = R$0,32

800 minutos = 13 horas e 20 minutos

13 x 6000 = 78000

1/3 de 6000 = 2000

80000 W = 80 kW

80 x 0,32 = 25,60

Caso a pessoa usasse agua aquecida pelo aquecedor para tomar banho e não usasse a energia elétrica do chuveiro para esquentar a agua ela economizaria R$25,60

<a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/”><img alt=”Licença Creative Commons” style=”border-width:0″ src=”http://i.creativecommons.org/l/by-nc-nd/3.0/br/88×31.png” /></a><br /><span xmlns:dct=”http://purl.org/dc/terms/” href=”http://purl.org/dc/dcmitype/Text” property=”dct:title” rel=”dct:type”>Roteiro de replicação</span> está licenciado sob uma <a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/”>licença Creative Commons Atribuição-Uso não-comercial-Vedada a criação de obras derivadas 3.0 Brasil</a>.

Colégio Pedro II – Unidade: Centro

Rio de Janeiro, 08 de maio de 2012

Nomes: Bruna Fernandes da Silva Avelino   Número 7

Thaís Nogueira Muniz                      Número 33

Série: 1° ano do Ensino Médio          Turma: 2102

Passo a passo…

Na noite anterior ao início do trabalho, pintamos a bandeja de tinta preta fosco. Ao amanhecer, com os materiais a mão, iniciamos a montagem do nosso aquecedor. Levamos a bandeja e a lata – nosso futuro reservatório – para o serralheiro fazer furos de acordo com a espessura do tubinho de alumínio. Voltando para o nosso ambiente de trabalho, ficamos perplexas com tantos materiais que nunca manuseamos, mas conseguimos unir a mangueira com o tubinho e o último com a bandeja, com a ajuda do durepoxi. No principio, duvidamos de sua capacidade de fixação e reconhecemos que fora de grande valia ultrapassarmos nossos receios.

Na hora de pôr em prática, um pequeno acidente aconteceu. Não misturamos suficientemente de durepoxi e, somado ao fato de que esperamos pouco para este secar e endurecer, a água vazou por entre furos. Após isso, adicionamos mais durepoxi, misturamos de forma correta e esperamos uns dias para que ele endurecesse completamente.

Assim, finalmente chegara o dia de testar nosso aquecedor. Enchemos o reservatório de água, com 1300 ml, e rapidamente reparamos que a água invadiu a bandeja coberta pelo vidro. Posicionada na janela, de frente para o sol, a bandeja ficou.

O primeiro método de propagação do calor que notamos é a irradiação, que ocorre quando o sol bate no vidro, esquentando-o com seu calor. Consequentemente, a bandeja se aquece e água dentro dela também esquenta por condução, já que a energia térmica das partículas mais quentes é passada de um meio para outro meio. Por fim, a convecção acontece em nosso aquecedor solar, quando a água aquecida e, portanto menos densa, sobe e vai para o reservatório enquanto a mais fria, e mais densa, desce pronta para ser aquecida. Um ciclo que se repetiu por 60 minutos, até que a temperatura antes de 27,3 °C aumentasse para 39,4°C, quando toda a água ficou aquecida.

Cálculo da taxa da Irradiação

1300g = Massa da água

Área da bandeja = 28 x 21 = 588 m²

Diferença de temperatura = 39,4 – 27,3 = 12,1°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 x massa = 12,1 x 1 x 1300 = 15.600

15.600/ 3600seg x 588 = 15.600/2116800 = 0, 007

Irradiação = 0,007 cal/ s.m²

Itens Facultativos 

 1)

Vamos considerar um chuveiro elétrico de 4000 watts de potência por mês. Se em uma família de 4 pessoas, cada uma gasta 10 minutos diários tomando banho, teremos no final do mês: 10 x 4 x 30 = 1200 minutos = 20 horas.

Joule = 4000 x 20 = 80000.  Então, 80 kWh.

4,2 Joule = 1 caloria. Então, 80000/4,2 = 19047.

Calorias = 19047 por mês.

Custo = tarifa x consumo = 0,34304kWh x 80 = R$ 27, 4432 por mês.

2)

Com uma potência de 220 kWh por mês. Usando os mesmos números, 10 minutos diários emuma família de 4 pessoas: 10 x 4 x 30 = 1200 minutos.

Joule = 220 x 20 = 4400.  Então, 4,4 kWh.

4,2 joule – 1 caloria. Então, 4400/4,2 = 1047

Calorias = 1047 por mês.

Custo = 0,34304kWh x 4,4 = R$ 1, 509376 por mês.

O aquecedor solar promove uma economia de mais ou menos 95 % no gasto com a água na hora do banho.

Licença de Distribuição

<a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/”><img alt=”Licença Creative Commons” style=”border-width:0″ src=”http://i.creativecommons.org/l/by-nc-nd/3.0/br/88×31.png” /></a><br /><span xmlns:dct=”http://purl.org/dc/terms/” href=”http://purl.org/dc/dcmitype/Text” property=”dct:title” rel=”dct:type”>Relatório de Física</span> está licenciado sob uma <a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/”>licença Creative Commons Atribuição-Uso não-comercial-Vedada a criação de obras derivadas 3.0 Brasil</a>.

Física – Professor Sérgio F. Lima.

Alunos: Rafael de Oliveira Braga (25)

William Rabello de Carvalho Almeida (32)

Paulo Renato Rosa de Assumpção Thompson Mello (23)

Bruno de Melo Cadiz (5)

Thiago Matias Pereira (30)

Roteiro de Replicação do Experimento

Este é um roteiro que descreve como se calcula o coeficiente de atrito cinético por deslizamento entre um bloco e uma superfície qualquer.

 
A equação do movimento do bloco A é

m_A·g-T=m_A·a

A equação do movimento do bloco B é

T -F_r=m_B·a

Explicitando a aceleração a no sistema de duas equações

A velocidade que alcança depois de deslocar-se h, partindo do repouso é

Das equações do movimento retilíneo uniformemente acelerado, temos

Eliminando o tempo t

Conhecidos x e h e os valores das massas m_A e m_B podemos determinar o coeficiente de atrito cinético μ_k.

µ =                          0, 248.0,34                      ≈ 0, 1893491124260355029585798816568

Comparação Crítica entre a Teoria e a Prática

Teoria X Realidade

Fio Ideal ( inextensível ou a sua elasticidade é desprezada) X Fio de Nylon (ligeiramente extensível)

Atrito entre Fio e Roldana (desprezado ou nulo) X Atrito pequeno porém existente e não nulo

Medida única X Diversas medidas,estabelecendo – se uma média

Tração do fio sobre a roldana inexistente X Tração não calculada ( porém também afetando o resultado do experimento

Com esses três itens o grupo quis explicitar algumas coisas como: desprezo de algarismos ínfimos,falta de condições de trabalho ideais para um experimento que possa ser considerado como exato ( um fio inextensivel é algo de difícil obtenção) e imprecisão nas medidas ( ao deslocar – se o bloco A parou em diversas posições,sendo considerado o seu extremo como o deslocamento ).

Materiais usados no experimento e no trato matemático final:

Balança

Roldana

Fita Métrica

Algo visível e que não retarde nem interrompa (durex e fita crepe não são uma boa idéia) o movimento do bloco ao passar, para marcar as medidas necessárias na superfície horizontal.

Fio de Nylon

Dois blocos pequenos (A e B)

Amparo para interromper o movimento do bloco que vai cair

Calculadora (com uma boa capacidade, nós usamos a do computador)

Procedimentos que foram e devem ser seguidos na realização do experimento

Medição das massas dos blocos A e B.

União dos dois blocos pelo fio de nylon.

Posicionamento do sistema composto pelos blocos na roldana.

Marcação do ponto de partida do bloco que se deslocará pela superfície horizontal.

Marcação da diferença de altura do bloco na vertical até o amparo na superfície horizontal (ponto O)

Medição da distância percorrida pelo bloco na horizontal a partir do ponto O

Dicas para a realização do experimento:

Seja organizado

Tenha calma

Liste os procedimentos a serem tomados numa ordem e siga por ela

Anote todos os valores com o máximo de algarismos possíveis

Faça com que o ambiente da realização do trabalho esteja limpo, claro, ventilado e espaçoso (estas duas últimas dicas referem – se ao próprio bem – estar de quem realiza o experimento)

Não faça nada às pressas

Providencie que a roldana esteja firme onde estiver apoiada, e que as massas estejam fortemente ligadas entre si

Divirta – se!

Roteiro de Replicação do Experimento de Bruno de Melo Cadiz é licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição-Uso não-comercial-Compartilhamento pela mesma licença 3.0 Brasil.

Grupo: Bruno Sousa – 08
Felipe Dora – 12
Mariana – 27
Pedro – 29

- Problema:
Dois blocos A e B ligados por um fio de nylon (cuja massa foi desprezada) que passa por uma polia (de massa desprezível). Quando o bloco A cai uma altura h é interrompida por um prato e a corda para puxa o bloco B. O bloco B desliza ao longo do plano horizontal até parar depois de se mudar uma distância x. Determine o coeficiente de atrito (entre a superfície da mesa e o bloco B).

- Experimento:
Fazendo um experimento, projeto consiste em estipular, o coeficiente de atrito da superfície da mesa.

Modelo do experimento:

(mb)Massa de B=117g(0.117kg)(si) h = 28.5 cm(0,285m) (si)
(ma) Massa de A=276g(0.276kg) (si) (x) Freio= +22 cm(0,22m) (si)
t= 0.4s(0,006min)

Usando a fórmula – μ = _____Ma*h_____ = ____0.276*0.285_____________ =
(ma+mb) x + mb*h (0.276+0.117)0.22+ 0.117*0.285

______0.07866_____= 0.07866___ μ ≈ 6.565
0.08646+0.033345 0.119805
O coeficiente de atrito entre a superfície e o bloco B é aproximadamente: μ ≈ 6.565.
Incertezas:
- O coeficiente de atrito foi arredondado.
- as massas do fio de nylon e da roldana.
- Como a distância e o tempo foram medidos com fita métrica e cronômetro de celular, o que dá imprecisão aos resultados.

Nomes: Lucas Borges Ferreira  – N°.:15

Lucas Fernando – N°.:16

Victor Seixas – N°.:31

Turma: 2102

Roteiro

Baseado na publicação do professor sobre o roteiro, realizamos os seguintes passos:

- Através da balança cedida pelo professor no laboratório, medimos a massa de cada bloco.  Bloco A= 0,9 Kg / Bloco B= 0,1 Kg

- Distância percorrida pelo Bloco A: 0,41 m

-Distância percorrida pelo Bloco B(altura): 0,18 m

- Através da ligação dos blocos A e B por um fio que percorria essa distância, foi cronometrado o tempo gasto.
t=0,3 s

Forças atuantes:

Bloco A – Peso (P=M_a.g)
Tração do fio (T=P_a-M_a.a)

Bloco B – Peso (P=M_b.g)
Tração do fio (T = P_B + μ .m_B. g)
Reação horizontal de N = m_B .g;
Força de atrito: F _r = μ _k · N

O coeficiente de atrito foi calculado pela seguinte fórmula:
 
μ _{k =  Ma.h / (Ma+Mb)x + Mb.h}
μ _{k = 0,9.0,18/ (0,9+0,1)0,41+0,1.0,18}
μ _k ≈ 0,378

Consideração: A massa da roldana e do fio (nylon) é desprezível, logo não altera o resultado.

Incertezas:  Algumas medidas, como a distância e a altura, podem haver pequenos erros de milímetros, logo o resultado final terá alguma imprecisão.

Turma: 2104, 1º ano – 2011

Grupo: Anna Maués

Bruno Bernhardt

Stefany Scaler

Yuri Sousa

 
Relatório do 3º projeto de fisica de Anna Maués, Bruno Bernhardt, Stefany Scaler e Yuri Sousa é licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição-Uso não-comercial-Vedada a criação de obras derivadas 3.0 Brasil.

ROTEIRO DE REPLICAÇÃO DO EXPERIMENTO

• O presente texto, tem como objetivo compor a última etapa do Projeto Leis de Newton, seguindo o roteiro anteriormente publicado, onde teríamos de reproduzir no Laboratório de Física uma simulação com o intuito de  medirmos o coeficiente de atrito entre um bloco e uma superfície, por deslizamento.
•  A primeira observação a ser ressaltada é a não-equivalência de uma simulação a um experimento real, uma vez que na primeira, trata-se de uma situação ideal, livre de fatores externos e no segundo, torna-se difícil o controle de determinados erros, por serem imprevisíveis.
• A partir da análise da simulação observamos que: