terça-feira, 25 de novembro de 2014

Quantidade de movimento

Avaliação de Física
     Alunos: Rafael Nadais e Eduardo Valladão
                                 1º ano

Existem acontecimentos no nosso dia-a-dia que só se explicam com a física, desde nosso caminhar, até o arremesso de uma bola, a física está totalmente ligada conosco.
Exemplo: o que você acha mais fácil fazer? Agarrar uma bola de futebol a 20km/h e para-lá ou parar um carro na mesma velocidade? Obviamente é agarrar uma bola de futebol a 20km/h. Mas o que podemos tirar de física envolvida nessa situação? Tiramos a definição de QUANTIDADE DE MOVIMENTO de um corpo.
Com esse exemplo nós deduzimos que tanto a velocidade, quanto a massa são importantes na descrição do movimento e que uma grandeza que se relacione com a massa e a velocidade do objeto caracteriza melhor o movimento do que somente a velocidade. Essa grandeza, que indica quanto de matéria, isto é, quanto de massa, está se movendo e com que velocidade ela se move, é a quantidade de movimento.
Na física, definimos a quantidade de movimento, representada por (ρ), de um corpo que possui massa m e velocidade v como sendo o produto da massa pela velocidade.
Então podemos dizer que qualquer corpo com massa e velocidade tem quantidade de movimento.
Matematicamente, expressamos a quantidade de movimento como: p = m.v

Questão 01:

Um projétil com velocidade de 500m/s e massa 0,05kg atinge horizontalmente um bloco de madeira de massa 4,95 kg, em repouso sobre um plano horizontal sem atrito, e nele se aloja.
Determine com que velocidade o conjunto bala bloco se moverá após o choque.
Obs.: o momento antes é igual ao momento depois (sistema conservativo).
Resposta:
Qa = Qd
mb.vb + mpvp = vpb.(mb + mp)
0,05.500 + 4,95.0 = vpb.(0,05 + 4,95)
250 = vpb.5
vpb = 25/5
vpb = 5m/s





Questão 02:
Um projétil de aço de massa 40g é atirado horizontalmente contra um bloco de argila de massa 160g, inicialmente em repouso, supenso por fios intextensíveis e de massas desprezíveis, conforme mostra a figura. O projétil penetra o bloco e o sistema projétil bloco se eleva, atingindo altura máxima igual à 5cm. Considerando o sistema conservativo (sistema no qual não há perda de energia) e g = 10m/², a velocidade do projétil ao atingir o bloco de argila era, em m/s, igual a:

Resposta:
mp = 40g = 0,04kg
mb = 160g = 0,16kg
h = 5cm = 0,05m
g = 10m/s²
vp = ?
O momento antes do choque é igual ao momento posterior ao choque.
Qa = Qd
vp.mp + vb.mb = vpb.(mp + mb)
vp.0,04 + 0 = vpb.(0,04 + 0,16)
vpb = 0,04vp / 0,2     -     equação I
Como o sistema é conservativo, a energia mecânica é conservada.
Ema = Emd
Eca = Epd
m.vpb/ 2 = m.g.h
vpb = (2.g.h)1/2   -   equação II
Igualando as equações I e II
0,04vp / 0,2 = (2.g.h)1/2  
vp = 0,2.(2.10.0,05)1/2/0,04
vp = 0,2/0,04
vp = 5m/s
 

Conservação da quantidade de movimento.

A energia não é a única grandeza que se conserva nos fenômenos físicos. Também se conserva a quantidade de movimento. Sempre que um corpo ganha quantidade de movimento, algum outro deve perder igual quantidade de movimento. Jogue uma bola contra outra igual, em repouso. Se a segunda bola é atingida em cheio ela sai com toda a quantidade de movimento, ficando a outra parada. Se você atinge uma bola de beisebol com o taco, este perde velocidade, enquanto a bola sai velozmente. A perda de quantidade de movimento do taco é igual à quantidade de movimento ganha pela bola.
Quantidade de movimento nunca é criada ou destruída. Sempre que um corpo ganha quantidade de movimento, outro corpo perde igual quantidade de movimento. Essa é a lei da conservação da quantidade de movimento. 
Quando você dá um tiro de espingarda a quantidade de movimento para a frente, positiva, da bala, é igual à quantidade de movimento para trás, negativa, da espingarda. A soma das duas, positiva e negativa, é nula, como era nula a quantidade de movimento antes do tiro. O tiro não produz nenhuma quantidade de movimento. A quantidade de movimento positiva de um foguete é igual à quantidade de movimento negativa dos gases que são ejetados para trás.

Exercício 1
Uma peça de artilharia de massa 2 toneladas dispara uma bala de 8 kg. A velocidade do projétil no instante em que abandona a peça é 250 m/s. Calcule a velocidade do recuo da peça, desprezando a ação de forças externas.
Represente a bomba antes da explosão, e as partes da bomba após a explosão.
 Utilize o princípio da conservação da quantidade de movimento.
antes =depois

vP - velocidade da peça
vB - velocidade da bala

antes = depois


       0   = - vp ·2000 + 8 ·250
        -2000 vp = 2000
        vp = -1 m/s


Exercício 2
Um corpo de massa 4 kg, se desloca com velocidade constante igual a 10m/s. Outro corpo de massa 5 kg é lançado com velocidade constante de 20m/s em direção ao outro bloco. Quando os dois se chocarem ficarão presos por um velcro colocado em suas extremidades. Qual será a velocidade que os corpos unidos terão?





Nomes: Maria Clara Reis, João Pedro Rodrigues e Gabriela Giesteira
Referências:
www.cefetsp.br
www.sofisica.com.br


Energia Maremotriz



A energia das marés, também conhecida como energia maremotriz, é obtida por meio do aproveitamento da energia proveniente do desnível das marés. Para que essa energia seja revertida em eletricidade é necessária a construção de barragens, eclusas (permitindo a entrada e saída de água) e unidades geradoras de energia. A água é represada durante o período de maré alta num reservatório instalado no oceano (geralmente próximo ao litoral). No período de maré baixa a água sai e movimenta as turbinas. Um sistema de conversão possibilita a geração de eletricidade.
O sistema utilizado é semelhante ao de uma usina hidrelétrica. As barragens são construídas próximas ao mar, e os diques são responsáveis pela captação de água durante a alta da maré. A água é armazenada e, em seguida, é liberada durante a baixa da maré, passando por uma turbina que gera energia elétrica.

Vantagens
- É uma fonte de energia limpa e renovável.
- É uma alternativa para países que por diversos motivos não podem gerar energia elétrica através de outras formas.

Desvantagens
- Necessidade de ter uma situação geográfica favorável, ou seja, presença de marés no litoral e desnível no solo do oceano.
- A implementação do sistema de uma usina maremotriz ainda é caro em relação ao sistema de hidrelétrica. Assim, a relação custo/benefício ainda não é vantajosa para muitos países.
- Pode ocorrer impacto ambiental na implantação do sistema, principalmente com relação ao ecossistema marinho.
- Baixo aproveitamento energético.

Curiosidades: 
- Atualmente, os países que mais utilizam este sistema de geração de energia são: Japão, França, Coreia do Sul, Inglaterra e Estados Unidos (principalmente instaladas no Havaí).
- Embora tenha uma situação geográfica favorável, principalmente no litoral maranhense e na ilha de Macapá, o Brasil ainda não produz energia através deste sistema.

 Exemplos:
- A primeira usina maremotriz do mundo foi construída em 1966 na cidade de La Rance (França).


- A maior usina maremotriz do mundo localiza-se nas ilhas Orkeney, na Escócia. 


Sofia Paschoal e Victor Simões

FONTES: 
http://www.ecocidades.com/2011/01/10/a-maior-turbina-maremotriz-do-mundo/
http://www.suapesquisa.com/energia/energia_mares.htm
http://www.brasilescola.com/geografia/energia-das-mares.htm




Teorema de Impulso

Exemplo Prático:

Quando empurramos um corpo ou até mesmo o puxamos, fazemos a aplicação de uma força. Observe a gravura que se segue:



Quando um carro enguiça, como é o caso da gravura, realizamos uma força para que possamos colocá-lo novamente em movimento. Essa é a noção intuitiva de impulso. 

Impulso é a grandeza física que determina a atuação de forças sobre um corpo, ou seja, essa grandeza mede o esforço necessário para colocar um corpo em movimento. Matematicamente falando, essa é a fórmula que descreve o impulso, veja:

I = F.t

Onde F é a força aplicada sobre o corpo e t é o tempo de atuação da força. 
O impulso é uma grandeza vetorial e como tal, para sua determinação completa e precisa, possui módulo, direção e sentido. No Sistema Internacional de Unidades (SI) a unidade de impulso é o N.s (newton vezes segundo). 
A quantidade de movimento, também chamada de momento linear, Q, de um corpo de massa M que se move com velocidade V é definida pela seguinte expressão:

Q = m.v

Onde M é a massa do corpo e V a velocidade que ele adquire após aplicação da força sobre ele. A quantidade de movimento, assim como o impulso, é uma grandeza vetorial, portanto ela também possui módulo, direção e sentido. A unidade no SI é o kg. m/s. 

Como foi dito, existe uma relação entre impulso e quantidade de movimento que é denominada de Teorema Impulso Quantidade de Movimento. Tal teorema diz que: 

O impulso I, produzido pela resultante das forças atuantes sobre um corpo, durante um intervalo de tempo t, é igual à quantidade de movimento do corpo nesse mesmo intervalo de tempo. Matematicamente fica assim:

I = Qf - Qi

Onde Qf é a quantidade de movimento final e Qi é a quantidade de movimento inicial.

Aplicação

Uma bola de beisebol, de massa igual a 0,145 kg, é atirada por um lançador  com velocidade de 30 m/s. O bastão de um rebatedor toma contato com a bola durante 0,01 segundo e a rebate com velocidade de 40 m/s na direção do lançador. Determine a intensidade da força média aplicada pelo bastão à bola.


PROCEDIMENTOS

    1.   Represente sobre a bola a direção e o sentido das velocidade;
    2.   Adote uma orientação;
    3.   Aplique a fórmula Q = m · v, observando a orientação adotada, para cada velocidade;
    4.   Determine a força utilizando I = F · 
Dt.


Bola Lançada

Q1 = m v1
Q1 = 0,145 ·30
Q1 = 4,35 kg · m/s


Bola Rebatida



Q2= mv²
Q2= 0,145.40
Q2= -5,8kg . m/s



I =   Q2 -  Q1        
I = - 5,8 - 4,35
F · 
Dt = -10,15      
F · 0,01 = -10,15  
F = -1050 N

Matheus Brasil e João Pedro Justa


Referências:
http://www.cefetsp.br/edu/okamura/impulso_exercicios_resolvidos.htm

http://www.alunosonline.com.br/fisica/teorema-impulso.html









Conservação da Energia Mecânica

A energia mecânica de um corpo é igual a soma das energias potenciais e cinética dele.

Então:






Qualquer movimento é realizado através de transformação de energia, por exemplo, quando você corre, transforma a energia química de seu corpo em energia cinética. O mesmo acontece para a conservação de energia mecânica.

Por exemplo, uma pedra que é abandonada de um penhasco. Em um primeiro momento, antes de ser abandonada, a pedra tem energia cinética nula (já que não está em movimento) e energia potencial total. Quando a pedra chegar ao solo, sua energia cinética será total, e a energia potencial nula (já que a altura será zero).

Dizemos que a energia potencial se transformou, ou se converteu, em energia cinética.

Conservação da energia mecânica (sem considerar as forças dissipativas):




Conversão da energia potencial gravitacional para a energia cinética:




Conversão da energia potencial elástica para a energia cinética:




Exemplos de conservação de energia mecânica:

1)      Uma maçã presa em uma macieira a 3 m de altura se desprende. Com que velocidade ela chegará ao solo?




2)      Um bloco de massa igual a 10kg se desloca com velocidade constante igual a 12m/s, ao encontrar uma mola de constante elástica igual a 2000N/m este diminui sua velocidade até parar, qual a compressão na mola neste momento?






Grupo: Rafael Vinicius e Bruno Micas.

Impulso

Quando empurramos um corpo ou até mesmo o puxamos, fazemos a aplicação de uma força.
Impulso é a grandeza física que determina a atuação de forças sobre um corpo, ou seja, essa grandeza mede o esforço necessário para colocar um corpo em movimento. Matematicamente falando, essa é a fórmula que descreve o impulso, veja:

I = F.t

Onde F é a força aplicada sobre o corpo e t é o tempo de atuação da força. 
O impulso é uma grandeza vetorial e como tal, para sua determinação completa e precisa, possui módulo, direção e sentido. No Sistema Internacional de Unidades (SI) a unidade de impulso é o N.s (newton vezes segundo). 

Em um clássico do futebol goiano, um jogador do Vila Nova dá um chute em uma bola aplicando-lhe uma força de intensidade 7.102N em 0,1s em direção ao gol do Goiás e o goleiro manifesta reação de defesa ao chute, mas a bola entra para o delírio da torcida. Determine a intensidade do impulso do chute que o jogador dá na bola para fazer o gol.



Resposta:
Impulso é calculado através da seguinte expressão:  I = F.Δt
Logo I = 7.10
2. 0,1 = 70N.s


O impulso é uma grandeza vetorial e a sua orientação (direção e sentido) sempre será a mesma da força aplicada.
·         



Isabella Ragusa e Gabriel Spá

Referências:
http://www.brasilescola.com/fisica/impulso.htm

http://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/quantidade-de-movimento-impulso-e-conservacao.htm

Energia Geotérmica

·        O que é?
Energia geotérmica ou energia geotermal (geo: terra; térmica: calor) é a energia obtida a partir do calor proveniente do interior da Terra. Funciona graças à capacidade natural da Terra e/ou da sua água subterrânea em reter calor.
De baixo da terra, há calor. Em determinados lugares muito fundo e em outros lugares, próximos da superfície. O que tonar mais fácil para a utilização. Em certos locais, fazendo furos de apenas 100 metros é possível alcançar calor útil, mas na maior parte do mundo é necessário fazer furos de quilômetros de profundidade para encontrar calor.

·         Vantagens:
Não tem a queima de combustível, logo, não polui o meio ambiente;
- Não prejudica a Terra. As instalações geotérmicas não precisam barrar rios ou de colher florestas.
- As centrais geotérmicas são projetadas para funcionar 24 horas por dia, durante todo o ano. Uma central geotérmica situa-se diretamente por cima da sua fonte de combustível.

·         Desvantagens:

- Os anti-gelificantes usados nas zonas mais frias são poluentes: apesar de terem uma baixa toxicidade, alguns produzem CFCs e HCFCs.
-
Este sistema tem um custo inicial elevado, e a barata manutenção da bomba de sucção de calor, é contrabalançada pelo elevado custo de manutenção dos canos.

·         Obtenção da energia:

São realizados dois furos próximos e bem profundos no solo, de forma a alcançar uma camada de rocha quente. Num desses furos é introduzida água, que será aquecida pela própria rocha e expelida pelo segundo furo, em forma de vapor. Esse vapor quente é transportado através de tubulações até à usina, na qual irá fazer girar as lâminas de uma turbina que, em movimento, e com a ajuda de um gerador, é transformada em energia elétrica.
 



·         Onde se encontra:

- Gêiseres
- Aquecimento de piscinas e casas









Nome: Leonardo Aguiar e Larissa Messner.

Bibliografia: