Apostila de laboratÃ³rio de fÃsica II - Unemat -...

1

GUIA DE LABORATÓRIO

LABORATÓRIO DE FÍSICA II

KELLI CRISTINA APARECIDA MUNHOZ MOREIRA

ABRIL/2017

2

Sumário PLANO DE CURSO ............................................................................................................ 3

ROTEIRO PARA ELABORAÇÃO DO RELATÓRIO DE LABORATÓRIO ................. 7

LABORATÓRIO 1 - MASSA ESPECÍFICA ................................................................... 13

LÍQUIDOS ....................................................................................................................... 13

SÓLIDOS ........................................................................................................................ 14

LABORATÓRIO 2 .............................................................................................................. 16

EMPUXO E NATUREZA DO LÍQUIDO ...................................................................... 16

LABORATÓRIO 3 .............................................................................................................. 18

HIDRODINÂMICA – EQUAÇÃO DE TORRICELLI .................................................. 18

LABORATÓRIO 4 .............................................................................................................. 20

VISCOSIDADE DINÂMICA .......................................................................................... 20

LABORATÓRIO 5 .............................................................................................................. 23

MEIOS DE PROPAGAÇÃO DE CALOR ................................................................... 23

LABORATÓRIO 6 .............................................................................................................. 26

TROCAS DE CALOR .................................................................................................... 26

LABORATÓRIO 7 .............................................................................................................. 28

DILATAÇÃO DOS LÍQUIDOS ..................................................................................... 28

LABORATÓRIO 8 .............................................................................................................. 30

PÊNDULO SIMPLES .................................................................................................... 30

LABORATÓRIO 9 .............................................................................................................. 33

ONDAS LONGITUDINAIS E TRANSVERSAIS ........................................................ 33

LABORATÓRIO 10 ............................................................................................................ 35

VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DO SOM NO TUBO FECHADO ................... 35

RESSONÂNCIA ............................................................................................................. 37

3

PLANO DE CURSO

LABORATÓRIO DE FÍSICA II

Professor (a): KELLI C. APª MUNHOZ MOREIRA

SINOP ABRIL, 2017

4

1. IDENTIFICAÇÃO Curso de ENGENHARIA CIVIL Disciplina: LABORATÓRIO DE FÍSICA II Área: EXATAS Carga Horária: 30 horas Créditos: 0.0.2.0.0 Período: 2017/1 Semestre: 3º Professor: KELLI CRISTINA APARECIDA MUNHOZ MOREIRA 2. EMENTA

1. Instrumentos de medição em termologia: termometria 2. Instrumentos de medição em fluidostática e fluidodinâmica 3. Ensaios lúdicos sobre termologia e temperatura 4. Dependência da pressão com a profundidade e velocidade de um fluido 5. Fluidos incompressíveis: alavanca hidráulica 6. Compressíveis e a primeira lei da termodinâmica 7. Leis de Boyle, Charles e Lei dos Gases Ideais aplicada a gases reais 8. Fluxo laminar e fluxo viscoso ou turbulento em líquidos 9. Linhas de campo de velocidade 10. Ensaios lúdicos sobre ondas e oscilações 11. Ondas estacionárias 12. Ondas propagantes 13. Ondas em sólidos, líquidos e gases: ondas longitudinais e transversais.

3. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 1. CÁLCULO DA DENSIDADE/MASSA ESPECÍFICA SÓLIDOS E LÍQUIDOS 2. EMPUXO 3. DEPENDÊNCIA DA PRESSÃO COM A PROFUNDIDADE E VELOCIDADE DE UM FLUIDO (EQUAÇÃO DE TORRICELLI) 4. CÁLCULOS DE VISCOSIDADE DE DIFERENTES DETERGENTES 5. CONDUÇÃO, CONVECÇÃO E IRRADIAÇÃO 6. CÁLCULO DA QUANTIDADE DE CALOR CEDIDO E RECEBIDO E DO CALOR ESPECÍFICO 7. DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA 8. PÊNDULOS SIMPLES 9. ONDAS ESTACIONÁRIAS 10. RESSONÂNCIA 4. OBJETIVOS GERAIS A disciplina de Laboratório de Física II tem como objetivo abordar experimentos associadas à disciplina teórica de Física II. Os tópicos abordados são oscilações, fluidos, movimentos periódicos, ondas sonoras e termodinâmica.

5

Mostrar como conceitos teóricos vistos em sala de aula são baseados em evidências experimentais.

Ensinar os métodos experimentais utilizados em Física, em particular o uso de medidas e análises quantitativas, dando ênfase ao conceito de incertezas e técnicas de apresentação de dados quantitativos.

Proporcionar a formação a nível básico de conceitos sobre Gravitação, Estática dos Fluidos, Hidrodinâmica, Ondulatória e Termodinâmica.

5. MÉTODOS A disciplina será ministrada de forma expositiva e em caráter presencial. No laboratório, os alunos poderão realizar as experiências propostas em grupos de no máximo 6 alunos. Estão previstos 10 experimentos. Análises preliminares dos dados obtidos devem ser efetuadas durante a realização da experiência, na presença do professor. Cada membro do grupo deverá levar um caderno para anotações dos dados (Não é permitido usar folhas avulsas), calculadora e algumas folhas de papel milimetrado. A Frequência é obrigatória em todas as aulas práticas.

6. AVALIAÇÃO - 3 AVALIAÇÕES A1: Caderno (0 a 10) A2: Relatório (0 a 10) A3: Avaliação (0 a 10)

MS = A1+A2+A3

3 Se MS ≥ 7,00 - APROVADO Se 5,00 ≤ MS < 7,00 - PROVA FINAL Se MS < 5,00 - REPROVADO POR MÉDIA 7. BIBLIOGRAFIA EMETERIO, D. e ALVES, M. R. Práticas de Física para Engenharias. Editora Átomo. 2008. PIACENTINI, J.J. Introdução ao Laboratório de Física. Editora da UFSC. 2008, JEWETT, J. e SERWAY, R. Física para Cientistas e Engenheiros. Cengage Learning, 2011. Vol 1 e 2. HALLIDAY, D., RESNICK, R. e WALKER, J. Fundamentos de Física. Livros Técnicos e Científicos Ltda, 2013. Vol 2

6

TIPLER, P. A, Física. Rio de Janeiro. Livros Técnicos e Científicos Ltda, 2000. Vol. 1. RESNICK, R.; HALLIDAY, D. e KRANE, K. Física 2. Rio de Janeiro. Livros Técnicos e Científicos Ltda, 1996. Vol 2

______________________________ KELLI C. APª MUNHOZ MOREIRA

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ROTEIRO PARA ELABORAÇÃO DO RELATÓRIO DE LABORATÓRIO

FORMATAÇÃO

O relatório deverá ser digitado em WORD e impresso em folha tamanho A4; com

fonte ARIAL ou CALIBRI, tamanho 12; espaço entre linhas 1,5 e margens superior

e inferior 2,5 cm, direita e esquerda 3,0 cm

PARTES DO RELATÓRIO

Deve conter as seguintes partes:

CAPA

(contendo número e título da aula prática executada, além da identificação de quem

elaborou o relatório)

CORPO DO RELATÓRIO

(contendo os seguintes itens: fundamentação teórica; objetivos; material;

metodologia; resultados e discussão; conclusão; referências).

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Breve histórico sobre o processo de que trata o relatório. Situa o leitor sobre o

assunto a ser exposto, são os fundamentos teóricos. Pesquise em livros, revistas,

jornais, etc., a explicação científica dos fatos e/ou fenômenos que ocorreram

durante a atividade prática. (máximo 3 folhas)

2. OBJETIVOS

Mostra, de forma clara, a finalidade do referido relatório. Descreve o que se espera

com a realização do experimento. Descreva o principal objetivo da atividade. Caso

a atividade apresente vários objetivos, descreva os objetivos mais importantes.

3. MATERIAL

Descrição breve, de forma impessoal, de todo o material de laboratório. Descreva,

na forma de itens, todo o material utilizado na atividade.

8

4. METODOLOGIA

Descrição dos procedimentos que foram utilizados na aula prática, fornecendo

informações básicas sobre a técnica empregada. Descreva todas as etapas e

procedimentos da atividade que foi realizada, de forma que outra pessoa possa

repeti-la sem nenhum problema ou dificuldade.

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Neste item devem ser descritos os resultados esperados, ou não, da atividade

prática que foi realizada. Descrição e discussão sobre os dados colhidos na

experiência da aula prática. Observações sobre os resultados obtidos, possíveis

causas de erros, sugestões para o emprego de outros métodos, etc. Poderão ser

relatados, também, problemas ocorridos durante o processo de execução do

experimento.

6. CONCLUSÃO

Análise dos resultados em função dos objetivos propostos. Poucas frases bem

elaboradas para encerrar o trabalho. Deve ser exposto, claramente, o que se

conseguiu demonstrar durante o desenvolvimento da atividade de acordo com os

objetivos da atividade prática. Pode-se, também, fazer esquemas e desenhos para

melhor ilustrar a conclusão das atividades.

7. REFERÊNCIAS

Ao final de todo trabalho escrito, devem ser citados os autores que forneceram

subsídios para a confecção do relatório.

9

ACADÊMICO(A) (fonte 14)

LABORATÓRIO 1:

PRESSÃO (fonte 20)

Relatório apresentado como parte da avaliação

da disciplina de Laboratório de Física II, do curso

de Engenharia Xxxxx, UNEMAT, campus de

Sinop, ministrado pela docente Kelli Cristina

Aparecida Munhoz. (fonte 10)

Sinop, MT

Abril, 2017. (fonte 14)

10

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

2. OBJETIVOS



3. MATERIAL



4. METODOLOGIA



5. RESULTADOS E DISCUSSÃO



6. CONCLUSÃO



7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

11

Documentos considerados no todo

Livro

SOBRENOME, Prenome.Título: subtítulo. Nota de tradução.* Edição.** Local: Editora,

ano de publicação. nº de pág. (opcional) (Série) (opcional)

Exemplo:

WEISS, Donald. Como Escrever com Facilidade. São Paulo: Círculo do Livro, 1992.

Periódico

TÍTULO DA PUBLICAÇÃO. Local: editor, ano do primeiro volume e do último, se a

publicação terminou. Periodicidade (opcional). Notas especiais (títulos anteriores, ISSN,

etc.) (opcional).

Exemplo:

EDUCAÇÃO & REALIDADE. Porto Alegre: UFRGS/FACED, 1975-

Dissertação e Tese

SOBRENOME, Prenome. Título: subtítulo. Local: Instituição, ano. nº de pág. ou vol.

Indicação de dissertação ou tese, nome do curso ou programa da faculdade e universidade,

local e ano da defesa.

Exemplo:

OTT, Margot Bertolucci. Tendências Ideológicas no Ensino de Primeiro Grau. Porto

Alegre: UFRGS, 1983. 214 f. Tese (Doutorado em Educação) - Programa de Pós-

Graduação em Educação, Faculdade de Educação, Universidade Federal do Rio Grande

do Sul, Porto Alegre, 1983.

Evento (congressos,encontros...)

NOME DO EVENTO, nº do evento ponto (.), ano, local. Título. Local:conferências,

Editor, ano de publicação. nº de pág. (opcional)

Exemplo:

SEMINÁRIO BRASILEIRO DE EDUCAÇÃO, 3., 1993, Brasília. Anais. Brasília: MEC,

1994. 300 p.

Documento eletrônico

SOBRENOME, Prenome. Título. Edição. Local: ano. nº de pág. ou vol. (Série) (se houver)

Disponível em: <http:// ...> Acesso em: dia mês (abreviado) ano.

12

Exemplo:

MELLO, Luiz Antonio. A Onda Maldita: como nasceu a Fluminense FM. Niterói: Arte

& Ofício, 1992. Disponível em: Acesso em: 13 out. 1997.

CD-ROM

AUTOR. Título. Edição. Local de publicação: Editora, data. Tipo de mídia.

Exemplo:

ALMANAQUE Abril: sua fonte de pesquisa. São Paulo: Abril, 1998. 1 CD-ROM

Texto digitado

Sobrenome, Prenome. Título. Local, ano, n° de folhas mais a nota entre parênteses (Texto

digitado).

Exemplo:

FARIA, Antonio. A Educação no Brasil Colonial. Porto Alegre, 2007. 8 f. (Texto

digitado).

13

LABORATÓRIO 1 - MASSA ESPECÍFICA

LÍQUIDOS

PROCEDIMENTO

1) Medir a massa da proveta vazia e anotar o valor na tabela. mb = ________

kg

2) Colocar na proveta 240 mL de água e anotar. V = ________ mL e V=

_______m3

3) Medir a massa da proveta com a água e anotar. mb+a = ________ kg

4) Calcular a massa de água. ma = mb+a – mb = ________ - ________ = _______

e anotar na tabela.

5) Calcular a massa específica da água e anotar na tabela.

=

6) Repetir o experimento com álcool em gel.

7) Colocar na proveta 240 mL de álcool em gel e anotar. mb = ________ kg

8) Medir a massa da proveta com álcool em gel e anotar. V = ________ mL e

V= _______m3

9) Medir a massa da proveta com álcool em gel e anotar. mb+a = ________ kg

10) Calcular a massa de álcool em gel. ma = mb+a – mb = ________ - ________

= _______ e anotar na tabela.

11) Calcular a massa específica do álcool em gel e anotar na tabela.

=

12) Repetir o experimento com detergente.

13) Colocar na proveta 240 mL de detergente e anotar. mb = ________ kg

14) Medir a massa da proveta com detergente e anotar. V = ________ mL e V=

_______m3

15) Medir a massa da proveta com detergente e anotar. mb+a = ________ kg

16) Calcular a massa de detergente. ma = mb+a – mb = ________ - ________ =

_______ e anotar na tabela.

17) Calcular a massa específica do álcool e anotar na tabela.

14

=

18) O valor da densidade foi igual para todos os líquidos?

N V (m3) m (kg) (kg/m3)

Água

Detegente

Álcool

SÓLIDOS

PROCEDIMENTOS:

1) Medir a massa do corpo de prova e anotar. m = ________ g e m = ________

kg.

2) Colocar na proveta 150 mL de água e anotar o nível da água. V1 = ________

mL e V1 = ________ m3.

3) Colocar o corpo de prova no interior do líquido e anotar o volume final

indicado na proveta.

VF = ________ mL.

4) Determinar o volume do corpo de prova e anotar. V = VF – V1 = ________

mL e V = __________ m3.

5) Medir o diâmetro do corpo de prova e anotar d = ______ mm e d =

___________ m.

6) Medir a altura do corpo de prova e anotar h = ________ mm e h =

_________m.

7) Calcular o volume do corpo de prova através da fórmula e anotar V =

___________ m3:

= 4

ℎ

8) Calcular a massa específica do corpo de prova e anotar, utilizando o valor do

volume pelo líquido deslocado e pelo calculado pela fórmula.

15

=

Líquido = ____________________ kg/m3 e Cálculo = ____________________

kg/m3

9) Os valores obtidos foram iguais ou diferentes?

16

LABORATÓRIO 2

EMPUXO E NATUREZA DO LÍQUIDO

PROCEDIMENTO

1) Medir a massa do corpo de prova e anotar ________g/________kg e

calcular/medir o peso do corpo de prova. Anotar o valor calculado P =

________ N

2) .Mergulhar o corpo de prova na água. Anotar o valor indicado no

dinamômetro. Psubmerso = ________ N

3) O que você observou em relação ao peso do conjunto? (aumentou ou

diminuiu).

4) Determinar o módulo do empuxo. (Fe = P – Psubmerso) Fe = ________ -

________= ________N

5) Refaça a atividade utilizando álcool em gel.

6) Mergulhar o corpo de prova no álcool. Anotar o valor indicado no

dinamômetro. Psubmerso = ________ N

7) O que você observou em relação ao peso do conjunto? (aumentou ou

diminuiu).

8) Determinar o módulo do empuxo. (Fe = P – Psubmerso) Fe = ________ -

________= ________N

9) Qual é a direção da força do empuxo?

10) Qual é o sentido da força do empuxo?

11) Qual apresenta maior empuxo, água ou álcool em gel?

12) O empuxo depende da natureza do líquido?

13) Calcular o valor do empuxo através da fórmula, para a água e anotar: Fe =

__________________N

=

14) Calcular o valor do empuxo através da fórmula, para o álcool em gel e anotar:

Fe = __________________N

=

17

15) Comparar o valor do empuxo encontrado através dos itens 4 e 13. Os valores

obtidos foram iguais ou diferentes?

16) Comparar o valor do empuxo encontrado através dos itens 8 e 14. Os valores

obtidos foram iguais ou diferentes?

18

LABORATÓRIO 3

HIDRODINÂMICA – EQUAÇÃO DE TORRICELLI

Objetivos da aula:

1. Comprovar a equação de Torricelli para hidrodinâmica através do movimento

parabólico de um jato de água.

2. Verificar se a velocidade da água varia em função da altura.

3. Verificar se a velocidade da água varia em função do diâmetro do

reservatório utilizado.

Procedimento Experimental:

Determinação da velocidade de escape teórica.

Utilizando um paquímetro, meça o diâmetro do orifício de saída de água do

reservatório, depois feche o mesmo com fita crepe.

No interior do reservatório, determine qual será o nível de água.

Meça a altura H, a partir do orifício situado na extremidade inferior do

reservatório até a marca correspondente ao nível de água.

Posicione o reservatório sobre a base e, abaixo desta, a canaleta, conforme

a Figura 1, e coloque água até o nível determinado.

Preencha a Tabela 1 e calcule a velocidade de escape teórica através da

equação.

Tabela 1: Dados para a determinação da velocidade de escape teórica vT:

Reservatório A2 (m2) H1 (m) vT1 (m/s)

1

2


1

2

19


1

2

Determinação da velocidade de escape experimental.

Retire a fita crepe que mantém fechado o orifício de área A2, permitindo assim

a saída do jato de água, meça seu alcance (A) e sua altura de lançamento.

Preencha a Tabela 2 e determine a velocidade de escape experimental (vexp)

através da equação.

Tabela 2: Dados para a determinação da velocidade de escape experimental vexp:

Reservatório A2 (m2) A (m) h1 (m) Vexp1 (m/s)

1

2


1

2


1

2

20

LABORATÓRIO 4

VISCOSIDADE DINÂMICA

Determinação da viscosidade dinâmica de fluidos pelo método de Stokes.

Objetivos da aula:

1. O objetivo deste experimento é investigar o movimento de uma esfera em um

meio

2. Determinar a velocidade limite dentro do fluido e a viscosidade do fluido

utilizando o método de Stokes.

3. Determinar o número de Reynold e identificar se os fluidos apresentam

escoamento do tipo laminar ou turbulento.

4. Determinar qual dos líquidos estudados é o mais viscoso e qual é o menos

viscoso.

Procedimento Experimental

Material usado:

Proveta de 1 L

Esferas

Paquímetro

Micrômetro

Cronômetro

Líquidos diversos.

A velocidade limite, vL, será determinada experimentalmente a partir da distância

(L) entre as marcas ajustáveis, medida com uma régua, e o tempo de percurso, t,

entre as marcas, medido com um cronômetro. Serão utilizadas esferas de aço com

raios variando de cerca de 1 a 6 mm. Meça o raio das esferas utilizando o

paquímetro e anote os valores na tabela abaixo. Além disso, faça um cálculo do

fator de correção de Ladenburg para a esfera, colocando os resultados na tabela

abaixo.

Principais cuidados: (i). É importante estimar o espaço necessário para atingir a

velocidade limite, a partir da superfície do detergente antes de posicionar os

marcadores. (ii). Faça repetidas medidas de tempo de queda da esfera para diminuir

21

o erro, principalmente para as esferas maiores. (iii). Retire cada esfera depois de

cada medida. (iv). Não jogue as esferas mas coloque-as na superfície do líquido

usando uma pinça para minimizar sua velocidade inicial.

Volume (m3) Massa (kg) Densidade

(kg/m3)

Esfera

Fluido 1

Fluido 2

Fluido 1 t (s) L (m) vL

(m/s)

R

(m)

A

(m)

B

(m)

vL(med)

(m/s)

k

(m/s)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Fluido 2 t (s) L (m) vL

(m/s)

R

(m)

A

(m)

B

(m)

vL(med)

(m/s)

k

(m/s)

1

2

3

4

5

22

6

7

8

9

10

Viscosidade Força de Arraste Número de Reynold

Fluido 1

Fluido 2

Discuta sobre as fontes de erro do experimento.

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LABORATÓRIO 5

MEIOS DE PROPAGAÇÃO DE CALOR

FUNDAMENTOS TEÓRICOS:

“Quando existe uma diferença de temperatura entre duas regiões do espaço, esta

tende a desaparecer, espontaneamente, pela passagem do calor de uma região

para outra”.

“Ao conjunto de fenômenos que caracterizam essa passagem de calor, damos o

nome de transmissão de calor. A transmissão de calor pode efetuar-se de 3

maneiras distintas, designadas condução, convecção e irradiação, obedecendo,

cada uma dessas formas, suas leis próprias. ”

CONDUÇÃO:

Nas atividades que se seguirão, observaremos que a chama de uma lamparina

transmite energia térmica à haste metálica. Esta energia térmica, ao penetrar na

barra, causa movimentos vibratórios que permitem um intercâmbio de energia

cinética entre as moléculas, isto é, as mais energéticas cedem energia às menos

energéticas.

A transmissão de energia é feita de molécula à molécula, porém, sem o

deslocamento de matéria. Constataremos o deslocamento desta energia pelas

quedas sucessivas dos pinos de referência.

CONVECÇÃO:

É a forma de propagação de calor, própria dos fluidos. Ao acendermos a lâmpada,

a energia elétrica se transforma em energia térmica e luminosa, o ar (próximo à

lâmpada) se dilata, diminui de densidade e sobe enquanto que o ar frio, penetrando

por baixo do sistema, ocupa o lugar deixado pelo ar quente e o fenômeno se repete

novamente, formando as correntes de convecção, ou seja, as correntes

ascendentes de ar quente e as descendentes de ar frio.

Constataremos a formação destas correntes pelo movimento da ventoinha.

24

Na convecção, a transmissão da energia térmica é feita de molécula a molécula,

porém, com deslocamento da matéria.

IRRADIAÇÃO:

É um meio de transporte de calor de natureza eletromagnética. Qualquer corpo,

com temperatura superior a zero Kelvin, irradia energia.

Nesta atividade, o processo se baseia no fato de termos uma resistência elétrica

que, ligada a uma tomada, produz em grande escala irradiações infra-vermelhas.

Estas irradiações, parte por incidência direta e parte por reflexão na superfície

espelhada, incidem sobre o bulbo do termômetro, provocando sua dilatação.

1) CONDUÇÃO TÉRMICA

a) Como explicar o fato de introduzir energia e os pinos se desprenderem,

sucessivamente, nos pontos 1, 2, 3 e 4 da haste?

b) Qual a função da cera e dos pinos?

c) Poderia o pino 2 cair antes do pino 1?

d) Qual a denominação do calor se propagar e qual sua principal característica?

2) CONVECÇÃO

a) O que acontece a molécula de ar frio que se encontra próxima à lâmpada

ligada?

b) Observar a ventoinha e justificar a causa do seu movimento.

c) Como justificar a formação de uma corrente de ar quente nesta experiência.

d) Como denomina-se esta maneira do calor se propagar e qual a sua principal

característica?

3) IRRADIAÇÃO

a) Medir a temperatura interna dos recipientes a cada dois minutos e anotar os

valores, na tabela abaixo.

b) Quais as temperaturas iniciais indicadas nos termômetros? As temperaturas

finais são iguais? Por quê?

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c) Após desligar e retirar a fonte térmica, medir novamente os recipientes a

cada dois minutos e anotar os valores na tabela abaixo, em qual dos dois

recipientes a temperatura diminui mais rapidamente? Por quê?

Tempo Ligado Desligado

(minutos) Preto Branco Preto Branco

0

2

4

6

8

10

26

LABORATÓRIO 6

TROCAS DE CALOR

Calor perdido pela água em resfriamento

Procedimento:

1) Utilizar o calorímetro sem o copo de alumínio para obter melhores

resultados.

2) Colocar no copo de isopor _______ g de água fria e medir a temperatura.

3) Colocar no béquer _______ g de água quente e medir a temperatura.

4) Misturar a água quente com a água fria, agitar e medir a temperatura final.

5) Calcular a quantidade de calor que a água fria ganhou e que a água

quente perdeu.

Calor de fusão

Procedimento:

1) Utilizar o calorímetro sem o copo de alumínio para obter melhores

resultados.

2) Colocar no calorímetro ______ g de água à temperatura ambiente.

3) Quebrar um pedaço de gelo e enxugar os pedaços com papel toalha.

4) Juntar o gelo à água e anotar a temperatura depois que o gelo se fundir.

5) Calcular a quantidade de calor perdida pelo resfriamento da água.

6) Determinar a massa de gelo fundida.

7) Calcular o calor absorvido pelo gelo para se fundir.

Determinação de calor específico

Procedimento:

1) Colocar ______ g de água fria (temperatura T1) no béquer e colocá-la no

calorímetro.

2) Suspender um sólido (massa m2) por meio de um fio de modo que ele

fique mergulhado na água contida no béquer e medir a temperatura.

3) Colocar em outro béquer água quente T2.

27

4) Elevar o sólido pelo fio, sem retirá-lo da água, medir a temperatura T2 na

superfície da água.

5) Colocar o sólido rapidamente no calorímetro.

6) Anotar a temperatura de equilíbrio térmico.

7) Calcular o calor específico do sólido, sendo o da água 1 cal/g oC,

28

LABORATÓRIO 7

DILATAÇÃO DOS LÍQUIDOS

Objetivos

- Observar que o aquecimento de um líquido provoca um aumento em seu volume.

- Calcular experimentalmente o coeficiente de dilatação volumétrica de um líquido.

- Concluir que, a diferentes líquidos, correspondem coeficientes de dilatação

diferentes.

Material

1 termômetro (-10 a 110 oC);

1 béquer ou recipiente para banho-maria;

1 seringa de injeção sem o êmbolo, de 3 ml, (com agulha);

1 tubo de ensaio de 25 mm x 200 mm ou recipiente de vidro de aproximadamente

100 ml, com rolha de borracha (vidro de remédio, garrafinha etc.);

1 bico de Bunsen ou ebulidor elétrico;

Água, álcool e glicerina em volume igual ao do recipiente de vidro;

1 proveta de 100 ml ou outro recipiente graduado.

Procedimentos

1 - Encha o recipiente de vidro com água até a boca, despeje-a em seguida em

uma proveta (ou qualquer outro recipiente graduado) e meça o volume de água:

Vo.

2 - Introduza a agulha da seringa através de uma rolha que tenha um tamanho

adequado para fechar o recipiente de vidro.

3 - Encha novamente o recipiente de vidro com água até a boca. Cuidado para

não deixar bolhas de ar.

4 - Feche o recipiente com a rolha, tomando cuidado para que não fique qualquer

bolha de ar dentro do vidro.

5 - Coloque o equipamento, montado acima, no interior de um béquer contendo

água até a boca do recipiente de vidro (sem cobrir a rolha), conforme a fig. 2.

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6 - Mergulhe o termômetro na água do béquer.

7 - Aqueça o conjunto desde a temperatura ambiente) até 50oC, anotando o

volume do líquido marcado na escala da seringa, de 5 em 5 oC. Repita o

procedimento utilizando o álcool e a glicerina

8 - Organize os dados obtidos, como sugerido na Tabela I.

Tabela I

To T T Vo V V β

Água

Álcool

glicerina

9 – Calcular o coeficiente de dilatação volumétrica de cada substância.

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LABORATÓRIO 8

PÊNDULO SIMPLES

a) Relação entre período de oscilação (T) e amplitude (A)

Procedimento:

1. De acordo com o equipamento montado.

2. Prender uma massa de 50 g na extremidade livre do fio com 80 cm de

comprimento.

3. Afastar 10 cm de sua posição de equilíbrio (amplitude).

4. Soltar a massa e deixar oscilar livremente.

5. Medir o tempo de n oscilações completas e determinar o período de

oscilação.

6. Repetir os procedimentos para amplitudes de 15 e 20 cm e completar a

tabela abaixo.

Amplitude n t(s) T (s) f (Hz)

10 cm

15 cm

20 cm

Questão: Observando os valores da tabela, pode-se notar que os valores dos

períodos variaram para as variações de amplitude? O período de oscilação depende

da amplitude de oscilação?

b) Relação entre período de oscilação e massa do pêndulo

Procedimento:


2. Prender duas massas de 50 g (100 g) na extremidade livre do fio com 80 cm

de comprimento.




oscilação.

31

6. Repetir os procedimentos para uma massa de 150 g (3 massas de 50 g) e

completar a tabela abaixo.

Massa (g) n t(s) T (s) f (Hz)

50

100

150

Questão: Observando os valores da tabela, pode-se notar que os valores dos

períodos variaram para as variações de massa? O período de oscilação depende

da massa do pêndulo?

Relação entre período e comprimento do pêndulo.

Procedimento:


2. Prender uma massa de 50 g na extremidade livre do fio com 80 cm de

comprimento.




oscilação.

6. Repetir os procedimentos para comprimentos de 70, 60, 50, 40 e 30 cm e

completar a tabela abaixo.

7. Sabendo que = 2 calcule o valor de g.

L (m) n t(s) T (s) g (m/s2) gmédio (m/s2)

80

70

60

50

40

30

32

Questão: Observando os valores da tabela, o que aconteceu com o período

conforme o comprimento diminuiu?

33

LABORATÓRIO 9

ONDAS LONGITUDINAIS E TRANSVERSAIS

MATERIAL:

1 mola slink de 11 cm e 65 mm.

PROCEDIMENTOS:

1. Manter uma extremidade fixa, esticar a mola aproximadamente 3 m e na

outra extremidade movimentar a mão para frente e para trás para gerar

pulsos na mola.

2. Explicar porque esta onda é longitudinal.

MATERIAL:

1 mola helicoidal de 2 m e 20 mm.

PROCEDIMENTOS:


outra extremidade movimentar a mão para cima e para baixo, rapidamente,

gerando pulsos na mola.

2. Explicar porque esta onda é transversal.

ONDAS ESTACIONÁRIAS NA MOLA HELICOIDAL

MATERIAL:

1 mola helicoidal de 2 m e 20 mm.

PROCEDIMENTOS:


outra extremidade movimentar a mão para cima e para baixo, para se obter

o primeiro modo de vibração, conforme o desenho.

2. O experimento tem quantos nós? ________

3. O experimento tem quantos ventres? _______________

4. Se a mola for esticada em até 4 m quanto mede o comprimento de onda?

___________

34



o segundo modo de vibração, conforme o desenho.




___________

9. No ventre há que tipo de interferência construtiva ou destrutiva?

10. Qual é a medida entre dois nós consecutivos?

11. Qual é a medida entre um nó e um ventre consecutivos?



o terceiro modo de vibração, conforme o desenho.




___________

16. Qual é a medida entre dois nós consecutivos?

17. Qual é a medida entre um nó e um ventre consecutivos?

35

LABORATÓRIO 10

VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DO SOM NO TUBO FECHADO

De acordo com as extremidades dos tubos sonoros, podemos classifica-los em

abertos ou fechados, sendo que os abertos possuem as duas extremidades livres

enquanto que nos fechados apresentam uma de suas extremidades obstruída.

Tubo fechado: são tubos que apresentam uma extremidade aberta e outra

fechada, de modo que na extremidade aberta sempre existe um ventre e na fechada

um nó. Com isto, a coluna de ar fica determinada por:

=(2 − 1)

4

Onde L é o comprimento do tubo e n o número de ventres dentro do tubo. Pela

própria definição, percebemos apenas a ocorrência de harmônicos ímpares.

OBJETIVOS:

Determinar a velocidade de propagação do som no ar.

Você vai variar o comprimento da coluna de ar no tubo retirando água até que a

intensidade do som produzido pelo diapasão atinja um máximo. Ocorrerá o

fenômeno de ressonância, ou seja, ondas longitudinais estacionárias são

estabelecidas na coluna de ar do tubo. Esse fenômeno ocorre quando a frequência

f (do diapasão) coincidir com uma das frequências naturais de vibração da coluna

de ar no tubo.

MATERIAL UTILIZADO:

01 proveta com 30 cm de altura

01 béquer

01 diapasão garfo 440 Hz com 8 cm

01 martelo de borracha

01 régua milimetrada

36

PROCEDIMENTOS:

1) Com a proveta cheia de água, bater na haste do diapasão com o martelo de

borracha, aproximando-a da extremidade superior da proveta. O que se

observa?

2) Reduza gradualmente o nível da água na proveta. Repetir o procedimento1 até

encontrar uma posição em que a coluna de ar da proveta entre em ressonância

com o diapasão. Mantenha esta posição fixa e meça a altura da coluna de ar (L).

3) Preencher os itens abaixo:

a) f = __________ Hz (frequência do diapasão)

b) L = __________ m (para o primeiro modo de vibração)

c) N = __________ (modo de vibração ou número de ventres)

d) = __________ m (comprimento de onda)

e) v = .f = _________. _________ = ________ m/s (velocidade de propagação do

som no ar)

f) Considerando uma tolerância de erro de 5%, pode-se afirmar que a velocidade

do som, obtida na experiência com o diapasão de 440 Hz, teve um valor

aceitável em comparação com o valor tabelado (340 m/s)? Justifique.

37

RESSONÂNCIA

MATERIAIS:

01 par de diapasões com caixa de madeira

01 massa de haste

PROCEDIMENTOS:

1) Colocar os diapasões sobre a mesa conforme foto.

2) Segurar o segundo diapasão pela caixa de madeira e com o martelo de borracha

bater na haste do diapasão, o diapasão emite um som com uma frequência de

440 Hz.

3) Aproximar os diapasões com as aberturas voltadas um para o outro e em

seguida abafar o segundo diapasão segurando as suas hastes.

4) O que aconteceu com o primeiro diapasão?

5) O som emitido pelo primeiro diapasão tem a mesma intensidade do segundo?

Por que?

6) Acrescentar a massa de haste no primeiro diapasão conforme a foto.

7) Segurar o segundo diapasão pela caixa de madeira e com o martelo de borracha

bater na haste do diapasão, o diapasão emite um som com uma frequência de

440 Hz.

8) Aproximar os diapasões com as aberturas voltadas um para o outro e em

seguida abafar o segundo diapasão segurando as suas hastes.

9) O que ocorreu?

10) A energia foi transferida para o primeiro diapasão?

Apostila de laboratÃ³rio de fÃsica II - Unemat -...

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