Fase Teórica II

Colégio Pedro II- Campus Centro
Física
Professor: Sergio
Alunos:
Gabriel Cozza – 14
Gabriel Oliveira – 12
Rafael Castro – 26
Turma 1203 – 2013

Fase Teórica II

Após feitas as medições necessárias, seguindo o planejamento da Fase Teórica I, obtivemos os resultados que serão demonstrados a seguir. Para efeito de clareza, o Item I será relacionado ao experimento de corrida e o item II, ao de salto.

I – Corrida

Após traçarmos uma linha reta de 10 metros de comprimento no chão da quadra, fizemos o aluno corrê-la 3 vezes. Filmamos o ato e, a partir dos arquivos em vídeo obtidos, após o experimento, utilizamos um programa de edição de vídeos ( no caso, o Windows Movie Maker 2012) para que, com relativa precisão ( centésimos de segundo) , pudéssemos estimar o momento em que o aluno ultrapassa a linha inicial e, da mesma forma, o momento em que a linha final é ultrapassada. Tais imagens ilustram o procedimento:

E a seguinte tabela foi feita:

Os dados encontram-se em segundos.

Onde L.I. indica o momento de ultrapassagem da linha inicial e L.F., o da linha final.

Em relação ao tempo gasto em cada corrida,calculado subtraindo-se L.I. de L.F. ( Variação de Tempo), foi feita a seguinte tabela:

Os dados encontram-se em segundos.

Após estas, foi medida no mesmo dia a massa do aluno-cobaia. Por três vezes esta foi medida em uma balança digital ( cujo alcance ia até décimos de quilo ) e, desconsiderando a massa das roupas que este utilizava ( não foi possível, nem tentador, fazer a medição com o aluno nu) foi indicado que sua massa era de aproximadamente 68,6 kg.*

Portanto, após o recolhimento de todos os dados necessários, foram feitos os cálculo indicados no Relatório da Fase Teórica I.

A) Com Relação à Velocidade Média
Como obtivemos 3 resultados diferentes para a variação de tempo nas três corridas, foi feita uma média do tempo gasto para ser utilizada no cálculo da velocidade média.

Corrida 1 : 1, 47 s.
Corrida 2 : 1, 70 s.
Corrida 3 : 1, 50 s.

( 1, 47 + 1, 70 + 1, 50) / 3 = 1,5567 s.

Assim, como o cálculo da velocidade se dá dividindo a distância percorrida (10 metros ) pela variação de tempo ( no caso, a média das três variações, obtivemos os seguintes resultados:

10/ 1, 5567 = 6,4238 m/s (Vm)

B) Com Relação á Energia Cinética Média
Portanto, como o cálculo da energia cinética média se dá pela fórmula Massa
x Vm^2/2, teremos

68,6 x 6,4238^2/2
68,6 x 41, 2657 / 2
2830, 8330 / 2 = 1415,4165 J

II – Salto
A) Com relação à energia Potencial Gravitacional.

Utilizando-se de uma régua colada junto à parede, foram feitos 3 saltos que foram filmados e, partir destes arquivos em vídeo, utilizando o mesmo procedimento utilizado anteriormente, foram registradas as alturas máximas alcançadas pelos saltos. Tais imagens demonstram o processo de obtenção dos
dados:

E foi feita a seguinte tabela:

Os Dados encontram-se em centímetros.

Da mesma forma que a descrição anterior, foi feita uma média das alturas
máximas alcançadas.

(33 + 32, 4 + 37, 5)/3 = 34, 3 cm.

Para que a energia potencial calculada tenha o joule( J ) como unidade,devemos transferir a medida da altura máxima média para o metro e, assim,utilizar a fórmula Massa x Altura x Gravidade para o cálculo dessa mesma energia.

Massa = 68,6 kg
Gravidade = 9.8 m/s²( aproximado )
Altura = 0, 343 m

Por fim, como o cálculo da energia potencial gravitacional se dá por

68,8 x 9,8 x 0,343 = 231,26432 J

B) Com relação à Mudança no Centro de Massa

Enquanto os três primeiros saltos foram feitos com os braços “ colados “ ao corpo, os três próximos foram feitos com os mesmos braços direcionados ao alto, formando um “Y”. Essa mudança na posição dos braços acarretou a mudança também na posição do Centro de massa e, a partir desta mudança, foram feitos outros três saltos.Tais foram os resultados:

  Os dados encontram-se em centímetros.

Constatando que a média dos três saltos foi de 30, 1 centímetros. Podemos observar uma diferença significativa em relação ao primeiro teste. Após horas de reflexões, chegamos á conclusão de que o reposicionamento dos braços, gerou um deslocamento no centro de massa . Este elevou-se em relação a sua posição original, em detrimento disso, a altura do salto foi menor. A explicação encontrada, para esse fato foi de que, como energia aplicada pelo aluno é sempre a mesma, a altura máxima que o cenro de massa possa atingir é sempre igual. Sendo assim, como ele estava posicionado em uma altura maior do que o primeiro teste, precisou subir menos para atingir a altura máxima, resultando num saldo menor.

Conclusão:
Após os testes, encontramos os seguintes valores:
Energia Cinética Média = 1415,4165 J
Potencial Gravitacional = 231,26432 J

Infelizmente, os valores encontrados não foram próximos, como era esperado. Para tal fato, apresentamos duas explicações:

1) Falta de esforço do aluno cobaia de realizar o salto. Acreditamos que o aluno não deu o seu máximo ao realizar os saltos, ou seja, não aplicou tanta energia quanto seria possível para ele. Enquanto isso, durante a corrida, ele se esforçou mais, aplicando maior quantidade de energia, gerando assim uma diferença tao gritante.
2) O aluno cobaia começou a correr antes do espaço delimitado para o teste. Como, para o teste, ele não partiu do repouso, a velocidade média acabou apresentando-se de forma mais elevada, refletindo na energia cinética.
Com a soma das duas situações, acabamos com uma grande diferença entre os dois.

* Foi feito um registro visual desta indicação, porém, devido à problemas de aparelhagem e transferência de dados, este se perdeu.

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