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UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO
Diretoria de Exatas
Curso de Engenharia
Laboratório de Física Geral e Experimental
Data de realização do Experimento: 03/09/
Professor: Guelton Hirano Guedes
RA
Nome Completo
Assinatura
Alan Araujo de Souza
Rayane Ribeiro de Souza
Alexsandro Dias de Almeida
Ricardo Camargo Nunduruca
André Grangeiro
Roteiro: II - Experimento: Cinemática do M.R.U e M.R.U.V.
Campus: ( ) VM ( ) MM (X) VG ( ) SA Turma: 1A Sala: 21
Requisito Nota
1. Capa: preenchimento completo e legível. 2. Itens: organização e encadeamento lógico do trabalho.
1
3. Resumo: correspondência do resumo com o conteúdo do trabalho. 4. A introdução teórica ao tema está adequada: leis físicas do experimento abordadas e relacionadas com o experimento. 5. Procedimento experimental: descrição do procedimento utilizado incluindo relação do material utilizado, esquemas e figuras quando necessário. 6. Dados das medições: apresentação de todas as grandezas medidas e adotadas no experimento, com as respectivas unidades. 7. Análise dos dado s: fórmulas e cálculos corretos. 8. Análise de resultados: resultados apresentados com o uso adequado dos algarismos significativos e unidades de medidas. 9. Conclusões: discussão da validade ou não dos resultados encontrados, considerando-se, por exemplo, a precisão dos equipamentos e valores de referências teóricas. 10. Bibliografia: é apresentada bibliografia pertinente.
Nota final do Relatório:
- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL pag. 7 e
- ANÁLISE DE DADOS E MEDIÇÕES pag. 9, 10, 11, 12 e
- CONCLUSÃO pag.
- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS pag.
- APÊNDICE pag.
1. RESUMO
Nesse segundo experimento, sua execução fornecerá dados para se estudar o movimento de um determinado corpo, em condições onde o mesmo não tenha algum tipo de atrito ou bem minimizado com alguma superfície, se movimentando livre no espaço. A partir dessa temática é executada a montagem dos componentes que servirão de base para se tomada de seus tempos de acordo com os movimentos realizados, fornecendo seus respectivos dados, que sendo relacionados entre si, servirão de base para análise e estudos de Cinemática que envolve Movimento Retilíneo Uniforme (M.R.U.) e o Movimento Retilíneo Uniforme Variável (M.R.U.V.) Ainda no experimento serão utilizados recursos manuais a fim de demonstrar em gráfico os dados obtidos que envolveram a citada experiência. Os dados do experimento estão representados em suas respectivas Notações Cientifica no Sistema Internacional.
2. OBJETIVO
Este experimento tem como objetivo a determinação do módulo da velocidade escalar e da aceleração do móvel e ainda rever os conceitos básicos de relacionados a movimentos, tais como: posição, velocidade e aceleração, e obter a dependência da posição em função do tempo dos movimentos MRU e MRUV. O experimento vai gerar condições de :
Para investigar o movimento de um objeto sujeito a uma resultante de forças nula, nivela-se o trilho de ar, situação na qual o peso do carrinho deslizante (a partícula) é contrabalançado pela força normal proporcionada pelo jato de ar. Nesta situação a resultante das forças ao longo da direção de movimento da partícula, a força de atrito, é bastante minimizada.
Em contrapartida, o movimento de um objeto sob ação de uma força constante é obtido inclinando-se o trilho de ar em relação a horizontal, de modo que o carrinho desça por ele sob a ação da componente da força gravitacional, no carrinho, ao longo da direção do trilho.
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Instrumentos Utilizados:
a) Trena; b) Cronometro digital múltiplo; c) Colchão de Ar Linear;
4.1. Passos para o preenchimento das Tabelas 1 e 2:
4.1.a. Para se obter a medida dos eixos que sustentam as fotocélulas que fazem a marcação dos tempos obtidos de acordo com a distancia percorrida, foi feito uso de uma trena milimetrada, onde cada medida de eixo foi tomada do ponto “0” até o eixo de interesse, obtendo assim 4 medidas sendo elas: ∆S1 = 0,22 m, ∆S2 = 0,42 m, ∆S3 = 0,61 m e ∆S4 = 0,71 m.
4.1.b. Com o colchão de ar linear, foram feitas tomadas de tempo e por meio dessas foram encontrados tempos indicados pelo cronometro múltiplo digital que compõe o próprio colchão de ar. As primeiras tomadas de tempo obtidas foram conseqüência do acionamento do colchão com o trilho do carrinho móvel mantido em posição
horizontal sem força gravitacional ou qualquer outra, onde sua posição inicial era na medida ou distância “0,0 m, tendo assim os tempos e distancias de base para os cálculos de M.R.U.. As tomadas de tempo seguidas foram obtidas com o trilho do carrinho em uma inclinação com angulação não informada, também tendo como medida ou distância inicial “0,0 m”, tendo com isso os dados para os cálculos de M.R.U.V..
4.1.c. Com todos os resultados obtidos, foi preenchida a primeira linha que relaciona as medidas ou distancias na Tabela 1. Na segunda coluna da mesma tabela foram preenchidos os intervalos de tempo obtidos pelo feixe de fotocélulas de acordo com o movimento do carrinho em M.R.U.
Tabela 1: intervalos de tempo e distâncias do movimento do carrinho móvel em M.R.U. Medidas (cm) (^) ∆S1 =22,00 ∆S2 =42,50 ∆S3 =61,10 ∆S4 =71,
Intervalos de tempo (s)
∆t1 ∆t2 ∆t3 ∆t
1 1,025 0,805 0,633 0, 2 1,080 0,839 0,652 0, 3 1,029 0,807 0,632 0, Média - ∆t(s) 1,048^ 0,817^ 0,639^ 0, 4.1.c. Para o preenchimento da tabela 2, foi utilizado o mesmo principio da tabela 1, com o diferencial de se ter o trilho do colchão de ar inclinado para a tomada dos instantes de tempo. Com todos os resultados obtidos, foi preenchida a primeira linha que relaciona as medidas ou distancias na tabela 2. Da segunda coluna em diante foram preenchidos os intervalos de tempo obtidos pelo feixe de fotocélulas de acordo com o movimento do carrinho em M.R.U.V.
Tabela 2: intervalos de tempo e distâncias do movimento do carrinho móvel em M.R.U.V. Medidas (cm) (^) ∆S1 =22,00 ∆S2 =42,50 ∆S3 =61,10 ∆S4 =71,
Intervalos de tempo (s)
∆t1 ∆t2 ∆t3 ∆t
1 0.300 0.213 0.165 0. 2 0.300 0.213 0.213 0. 3 0.300 0.213 0.165 0. Média - ∆t(s) 0.300^ 0.213^ 0.165^ 0.
0,61 = 0 + v x 0. 0,61 = 0.639v v = 0,42/0. v = 0,95 m/s
5.2.3. Velocidade do percurso (∆S4 – ∆t4)
S = S0 + vt 0,71 = 0 + v x 0. 0,71 = 0.338v v = 0,71/0. v = 2,13 m/s
5.2.3. Velocidade média do carrinho móvel no percurso (∆S0 a ∆S4)
= = =
= =
vm = 0,25m/s
A velocidade média obtida pelo carrinho móvel, que é a referencia para a reta traçada no gráfico, sendo levado em conta o percurso citado na equação foi de 0,25m/s. Podemos com isso chegar a conclusão de que há uma constante no que tange a velocidade média do carrinho proposto no formato das primeiras tomadas de tempo onde o trilho do colchão de ar se encontra em posição horizontal.
5.3.- Como citado anteriormente temos na Tabela 4 os valores médios dos instantes de tempo ∆t e as distancias ∆S percorridas pelo carrinho móvel conforme observado na tabela 2.
Tabela 4: medidas de posições e instantes de tempo. Posições S(m)
S0 = 0 S1 = 0,22 S2 = 0,42 S3 = 0,
S4 = 0,
Instantes de Tempo t(s)
t0 = 0 t1 = 0,300 t2 = 0,213 t3 = 0,165 t4 = 0,
5.3.1.- A partir dos dados de distancias e tempos encontrados, foi escrito uma equação para solucionar o movimento para cada instante e por intermédio desse resultado, foram calculados velocidade inicial (V0) e a aceleração (a) do carrinho móvel, considerada constante em todo o percurso.
5.3.2. Descrição da equação horária do movimento para cada instante M.R.U.V.
Tomada de Tempo 1.
Primeira equação:
S = S0 + v0t + = 0,22 = 0 + 0 +
0,22 = 0 + = 0,22 =0,045a =
a = =
a = 4,88 m/s
Segunda equação:
v = v0 + at
v = 0 + 4,88 x 0,
v = 1,46 m/s
Equação de Torricelli:
v² = v²0 + 2a∆S
(1,46)² = 0 + 2 x (4,88)∆S
2,13 = 9,76∆S
∆S =
∆S = 0,22m/s
Tomada de Tempo 2.
Primeira equação:
S = S0 + v0t + = 0,42 = 0 + 0 +
0,42 = 0 + = 0,42 =0,023a =
a = =
a = 18,26 m/s
Segunda equação:
v = v0 + at
v = 0 + 18,26 x 0,
v = 3,89 m/s
Equação de Torricelli:
v² = v²0 + 2a∆S
(3,89)² = 0 + 2 x (18,26)∆S
15,13 = 36,52∆S
Equação de Torricelli:
v² = v²0 + 2a∆S
(7,81)² = 0 + 2 x (88,75)∆S
61,00 = 177.50 ∆S
∆S =
∆S = 0,34m/s
5.3.3. Cálculo dos valores da velocidade inicial (v0).
=v0+ x (-1) = - = - v0 -=
-0,733 = - v0 - =
v0 = + 0,733=
v0 = 0,583a
5.3.4. Cálculo dos valores da aceleração (a).
= =++ =
=v0+ = = 0,583 +=
8,16 = 0,583a + =
8,16 = 0,627a=
a = 5,16m/s
6. CONCLUSÃO
Neste roteiro podemos concluir que, em pequenas distâncias, podemos obter várias informações sobre a velocidade e aceleração, em um determinado instante de movimento. A importância do experimento é poder também aprender a trabalhar com instrumento igual ao colchão de ar linear, que nada mais é um equipamento projetado para minimizar as forças de
atrito, fazendo com que o corpo se desloque sobre um jato de ar comprimido e não entre em contato direto com a superfície do trilho. Quando o carrinho móvel passa pelo primeiro sensor o cronômetro é acionado ao passar pelo segundo sensor o cronômetro é desligado e assim sucessivamente nas demais tomadas de tempo. Sabendo que só há aceleração quanto ha uma força atuando (força gravitacional). Quando o corpo toca o chão entra em ação a força atrito o que altera nosso resultado. Quando a força atrito anula a aceleração da gravidade temos movimento. Quanto à força atrito não for capaz de anular a aceleração da gravidade teremos no sistema uma aceleração constante resultante (MRUV).
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14.724:
Informação e documentação — Trabalhos acadêmicos — Apresentação. Rio de Janeiro, dez. 2005. 09 p.
[2] – HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; KRANE, K. Física 1. 5. Ed. Rio de Janeiro:
LTC, 2000.
[3] - TIPLER, P.; MOSCA, G. Física. 5. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005
[4] – www.webcalc.com.br
[5] – Math type calc.
[6] – ebah – portal de tecnologias da informação desde 2006.
