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Apostila LAB FIS 2-06.03.2012

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Text of Apostila LAB FIS 2-06.03.2012

Laboratrio de Fsica II

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTAJLIO DE MESQUITA FILHO Faculdade de Engenharia-Cmpus de Ilha Solteira. DEPARTAMENTO DE FSICA E QUMICA

Apostila da disciplina

Laboratrio de Fsica-II(FIS 0170 e 1060)

Ilha Solteira ltima modificao 2 semestre/2008 (Prof. Joca)

i

Laboratrio de Fsica II

Sumrio

- Prefcio; - Calendrio de atividades no presente semestre (Fevereiro/Julho de 2007); - Recomendaes da metodologia de apresentao dos relatrios;

1 Experimento ........................................................................................................................... 1 EQUILBRIO DE UM CORPO RGIDO E CENTRO DE GRAVIDADE .......................... 1 2 Experimento .......................................................................................................................... 4 CINTICA E DINMICA DE ROTAO DE CORPO RGIDO...................................... 4 3 Experimento ........................................................................................................................... 7 MOMENTO DE INRCIA ................................................................................................... 7 4 Experimento ......................................................................................................................... 11 MOMENTO ANGULAR .................................................................................................... 11 5- Experimento ......................................................................................................................... 14 PNDULO SIMPLES ......................................................................................................... 14 Oscilador amortecido........................................................................................................17 6 Experimento ......................................................................................................................... 19 PNDULO FSICO OU COMPOSTO E PNDULO DE TORO................................. 19 Pndulo fsico ................................................................................................................. 19 Pndulo de toro............................................................................................................ 21 7 Experimento ......................................................................................................................... 24 SISTEMA MASSA-MOLA ................................................................................................ 24 8 Experimento ......................................................................................................................... 27 DENSIDADE DE LQUIDOS............................................................................................. 27 9 Experimento ......................................................................................................................... 31 PRINCPIO DE ARQUIMEDES ........................................................................................ 31 10 Experimento ....................................................................................................................... 34 PRINCPIO DE PASCAL ................................................................................................... 34 11 Experimento ....................................................................................................................... 37 DILATAO TRMICA .................................................................................................. 37 12 Experimento ....................................................................................................................... 40 CALORMETRO DE MISTURAS ..................................................................................... 40 13 Experimento ....................................................................................................................... 44 CONDUTIVIDADE TRMICA DE METAIS ................................................................... 44

ii

Laboratrio de Fsica II

PREFCIO

Essa apostila uma evoluo de vrios roteiros independentes que foram utilizados em anos anteriores e teve a importante participao de outros docentes deste departamento em sua organizao, buscando oferecer aos alunos do curso em questo maior facilidade no aprendizado. Nestes ltimos anos foram introduzidas algumas modificaes visando manter o objetivo inicial e tambm resumir o contedo de alguns experimentos, e para isso, percebeu-se que a integrao dos alunos no processo de otimizao do curso como um todo tem sido muito importante. Portanto, espera-se que essa otimizao continue acontecendo por meio de correes, questionamentos e sugestes que, sero sempre bem-vindas. Assim sendo, procurou-se continuar adotando uma seqncia lgica para a abordagem fsica experimental, onde os conceitos tericos pudessem ser verificados de maneira simples. Esse grau de abordagem cresce gradativamente e sincronizada com o curso terico. Assim sendo, o curso uma continuao do curso de Laboratrio de Fsica I, que inicia com a introduo de um vocabulrio mais adequado ao laboratrio. Descrevendo como deve ser relatado de maneira cientfica um determinado experimento ou fenmeno fsico colocando-o no devido grau de exatido, sempre considerando a teoria de erros das medidas fsicas para a interpretao dos resultados. Agora, j com uma base mais slida e cientfica, inicia-se a fase de verificao dos conceitos tericos efetuando experimentos que tratam do equilbrio de um corpo rgido e a dinmica de um corpo rgido, momento de inrcia, momento angular, movimentos de oscilao, verificao dos princpios de Arquimedes e Pascal, e finalmente a condutividade trmica de metais. Com o contedo atual deste roteiro de experimentos, espera-se que os alunos obtenham uma suficiente base no aprendizado da parte experimental e de interpretao dos resultados atravs da comparao com algumas das principais leis da fsica envolvidas nestes experimentos. Desta forma, a nossa pequena contribuio poder ajudar no futuro os alunos deste curso a abordar e solucionar os diferentes problemas que devero enfrentar na seqncia de seus estudos e em sua carreira profissional.

iii

Laboratrio de Fsica II

Estrutura de apresentao dos RelatriosA redao dos relatrios uma constante no decorrer deste curso, portanto, a sua estrutura fundamental e deve conter alguns itens principais para que o aluno possa ter noo da importncia de realizar bem os experimentos e relatar de forma mais clara possvel os procedimentos realizando. Desta forma, qualquer pessoa que venha ler este documento compreender a maneira que o experimento foi realizado e se for o caso at reproduzi-lo. O professor poder apreciar e qualificar os relatrios tomando em conta os itens a seguir: 1) Capa Dever conter na capa o ttulo de experimento, nome dos alunos, professor responsvel e a data do experimento. 2) Objetivos do experimento Descrever de forma bem clara e sucinta os objetivo (s) principal (is) do experimento experimento. 3) Introduo Escrever os fundamentos tericos envolvidos no experimento. Neste item podem estar contidos os conceitos do desenvolvimento de alguma teoria, as relaes matemticas empregadas, etc. No caso do aluno achar necessrio desenvolver com maior rigor matemtico a teoria em discusso dever faz-lo em um captulo a parte no final do relatrio como um apndice. 5) Metodologia ou Materiais e mtodos Nesta seo o aluno dever descrever a montagem experimental realizada junto com o material utilizado. A metodologia no tem nada a ver com o procedimento experimental descrito nesta apostila em cada experimento. O aluno tem que descrever a metodologia utilizada para se atingir o principal objetivo do experimento. 6) Resultados e discusso Em primeiro lugar deve ser apresentado os resultados obtidos das medidas experimentais. Desta forma, na apresentao dos resultados deveram constar com clareza os dados experimentais, grficos, tabelas, clculos efetuados, etc. O aluno dever realizar uma avaliao dos principais resultados obtidos relacionando-os com os objetivos do experimento, se possvel relacionar o mtodo empregado com outros mtodos, concordncia da teoria empregada e o experimento. 7) Concluses A concluso fecha o trabalho, portanto, o aluno dever escrever na sua apreciao os resultados mais importantes do experimento efetuado, fazer alguma crtica dos mtodos empregados, sugestes, etc. 8) Referncias bibliogrficas No possvel, seguir as normas empregadas em relatrios cientficos em geral.

iv

Laboratrio de Fsica II 1 Experimento EQUILBRIO DE UM CORPO RGIDO E CENTRO DE GRAVIDADE 1. Objetivos a) Estudar as condies de equilbrio de uma barra rgida; b) Localizar o centro de gravidade e de massa de uma barra uniforme. 2. Introduo Na aplicao de uma fora a uma barra apoiada, chama-se de momento dessa fora a tendncia rotao adquirida pela barra. Numericamente o momento medido pelo produto da fora aplicada pela distncia ao ponto de apoio. Duas condies devero ser satisfeitas para um corpo atingir o equilbrio sob a ao de foras coplanares: a) a soma das foras componentes em qualquer direo dever igualar-se soma dessas r mesmas foras em sentidos opostos, F = 0 e ainda, b) a soma dos momentos no sentido horrio segundo qualquer eixo perpendicular ao plano das foras, deve ser igual soma dos momentos no sentido anti-horrio sobre o mesmo eixo, r = 0 . Os conceitos de centro de gravidade e centro de massa no podem ser confundidos: centro de massa o ponto de concentrao de toda a massa do corpo, enquanto centro de gravidade o ponto de aplicao da resultante de todas as foras elementares a que se sujeita cada um dos elementos de massa componentes do corpo. Notar que, se num corpo homogneo e com massa uniformemente distribuda variar a acelerao da gravidade (g), cada elemento de massa estar sob a ao de foras-peso distintas e o

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