Relatório de Prática do Movimento Uniforme | Resumos Física Experimental

Movimento Uniforme (MU)

Graduando Christian Araujo de Souza

Física Experimental I – Engenharia Elétrica

Instituto Federal de Pernambuco – IFPE – Campus Pesqueira

e-mail: [email protected]

Resumo. Este relatório tem como objetivo descrever uma prática da disciplina de Física Experimental I

do curso de Engenharia Elétrica do IFPE – Campus Pesqueira. A atividade proposta teve como objetivo o

estudo do Movimento Uniforme (MU), comprovando matematicamente e experimentalmente o estudo

realizado em sala de aula. Para tal, foi utilizado o Plano Inclinado Kersting – equipamento de estudo do

MU que dispõe de 2 objetos que se movimentam em sentidos contrários – encontrando através de cálculos

e medições a posição e o tempo de encontro dos objetos que há no equipamento.

Palavras chave: Física, Experimental, Movimento, Uniforme, MU, Plano, Inclinado, Kersting.

Introdução

O Movimento Uniforme (MU) trata-se

do deslocamento de um elemento em velocidade

constante, portanto, não há aceleração. Neste tipo

de movimento, pode-se afirmar que o corpo

percorre distâncias iguais em intervalos de tempo

iguais e que sua posição varia com o tempo de

forma contínua. Para que se possa calcular a

posição na qual o objeto estará após um

determinado período de tempo, deve-se saber sua

posição inicial e a velocidade em que se desloca.

Sendo assim:

𝑆 = 𝑆𝑜+𝑣𝑡 (1)

Onde:

S – Posição final do elemento;

So – Posição inicial do elemento;

v – Velocidade do elemento;

t – Intervalo de tempo.

A função horária do MU é uma função

do 1° grau. Sendo assim, seu gráfico será uma

reta cuja inclinação é igual a velocidade do

movimento (vide figura 1). Já em um gráfico da

velocidade em função do tempo, podemos

afirmar que a área abaixo da curva representa a

distância percorrida no movimento (vide figura

2).

Figura 1 - Gráfico Posição X Tempo

Figura 2 - Gráfico Velocidade X Tempo

Procedimento Experimental

Para a realização do experimento, foram

utilizados o plano inclinado Kersting, um imã e

um aplicativo de cronômetro presente em um

smartphone. O plano inclinado dispõe de dois

objetos presentes num tubo cheio de líquido,

sendo estes objetos uma esfera metálica e uma

bolha de ar. Tal tubo fica paralelo a uma régua

que mede de 0 a 400 mm. E, na extremidade

dessa régua, há um regulador de ângulo, que para

essa prática foi posicionado em 10°. A atividade

proposta consistia na medição do tempo que os

elementos presentes no tubo levam para se

deslocar de uma posição para outra e

eventualmente seu ponto de encontro. E, usando

os valores de suas posições iniciais (So) e

intervalo de tempo (t), também puderam ser

calculadas suas respectivas velocidades (v).

Figura 3 – Plano Inclinado Kersting

Pré-visualização parcial do texto

Baixe Relatório de Prática do Movimento Uniforme e outras Resumos em PDF para Física Experimental, somente na Docsity!

Movimento Uniforme (MU)

Graduando Christian Araujo de Souza

Física Experimental I – Engenharia Elétrica

Instituto Federal de Pernambuco – IFPE – Campus Pesqueira

e-mail: [email protected]

Resumo. Este relatório tem como objetivo descrever uma prática da disciplina de Física Experimental I do curso de Engenharia Elétrica do IFPE – Campus Pesqueira. A atividade proposta teve como objetivo o estudo do Movimento Uniforme (MU), comprovando matematicamente e experimentalmente o estudo realizado em sala de aula. Para tal, foi utilizado o Plano Inclinado Kersting – equipamento de estudo do MU que dispõe de 2 objetos que se movimentam em sentidos contrários – encontrando através de cálculos e medições a posição e o tempo de encontro dos objetos que há no equipamento. Palavras chave: Física, Experimental, Movimento, Uniforme, MU, Plano, Inclinado, Kersting. Introdução O Movimento Uniforme (MU) trata-se do deslocamento de um elemento em velocidade constante, portanto, não há aceleração. Neste tipo de movimento, pode-se afirmar que o corpo percorre distâncias iguais em intervalos de tempo iguais e que sua posição varia com o tempo de forma contínua. Para que se possa calcular a posição na qual o objeto estará após um determinado período de tempo, deve-se saber sua posição inicial e a velocidade em que se desloca. Sendo assim: 𝑆 = 𝑆𝑜 + 𝑣𝑡 (1) Onde: S – Posição final do elemento; So – Posição inicial do elemento; v – Velocidade do elemento; t – Intervalo de tempo. A função horária do MU é uma função do 1° grau. Sendo assim, seu gráfico será uma reta cuja inclinação é igual a velocidade do movimento (vide figura 1). Já em um gráfico da velocidade em função do tempo, podemos afirmar que a área abaixo da curva representa a distância percorrida no movimento (vide figura 2). Figura 1 - Gráfico Posição X Tempo Figura 2 - Gráfico Velocidade X Tempo Procedimento Experimental Para a realização do experimento, foram utilizados o plano inclinado Kersting, um imã e um aplicativo de cronômetro presente em um smartphone. O plano inclinado dispõe de dois objetos presentes num tubo cheio de líquido, sendo estes objetos uma esfera metálica e uma bolha de ar. Tal tubo fica paralelo a uma régua que mede de 0 a 400 mm. E, na extremidade dessa régua, há um regulador de ângulo, que para essa prática foi posicionado em 10°. A atividade proposta consistia na medição do tempo que os elementos presentes no tubo levam para se deslocar de uma posição para outra e eventualmente seu ponto de encontro. E, usando os valores de suas posições iniciais (So) e intervalo de tempo (t), também puderam ser calculadas suas respectivas velocidades (v). Figura 3 – Plano Inclinado Kersting

Análise do movimento da esfera: Para o movimento da esfera, foi medido o tempo que esta leva para se deslocar entre as seguintes medidas: 0-100 mm, 0-200 mm, 0- 300 mm e 0-400 mm. Utilizando de um pequeno imã, a esfera foi posiciona no ponto 0. Apesar do equipamento permitir com que ela vá para além do ponto 400, o tempo foi analisado apenas nos intervalos de medidas mencionados anteriormente.
Análise do movimento da bolha: Para o movimento da bolha, foi medido o tempo que esta leva para se deslocar entre as seguintes medidas: 400-300 mm, 300-200 mm, 200 - 100 mm e 100-0 mm. Percebe-se que estas medidas são contrárias as da esfera devido ambos os elementos estarem em lados contrários. Para movimentar a bolha até o ponto de início de medição, o equipamento foi erguido e inclinado pelos alunos presentes até que a bolha chegasse ao ponto inicial da medição. Feito isso, o plano inclinado foi novamente posicionado sobre a bancada para que enfim pudesse ser observado o tempo de movimento da bolha.
Próximo passo: Em ambos os procedimentos anteriores, feita a coleta do tempo para cada medida, foi calculada a velocidade utilizando a equação 1 , sabendo-se que So é 0 para a esfera e 400 para a bolha, assim como S é a posição final para cada medida. Após calculadas as médias das velocidades dos objetos, foram calculadas também suas respectivas equações gerais da posição em função do tempo.
Ponto de encontro: Para comprovar a veracidade acerca do movimento uniforme, as equações encontradas para os corpos estudados foram igualadas para que matematicamente se possa descobrir o tempo de encontro e, após isso, utilizando-o em qualquer uma das equações, descobrir a posição de encontro. Afim de observar experimentalmente tal posição, com o auxílio do imã a esfera foi posicionada no ponto 0 e erguendo o plano manualmente foi ajustada a posição da bolha no ponto 400. Feito isso, o plano foi posicionado novamente na bancada e o imã retirado. Com a ajuda de um cronômetro foi possível observar o tempo de encontro e, visualmente, sua posição. Como os valores calculados e medidos, podemos afirmar a veracidade do Movimento Uniforme (MU). Resultados e Discussão As tabelas a seguir reúnem os dados obtidos experimentalmente no Plano inclinado Kersting (figura 3), tanto para a esfera quanto para a bolha, seguindo o passo-a-passo descrito no tópico anterior. Tabela 1 : Medições no movimento da esfera Análise da esfera Distância (mm) Tempo medido (s) Tempo médio (s) Vel. medida (mm/s) Vel. média (mm/s) 0 - 100 2, 7, 34, 32, 0 - 200 6,12 32, 0 - 300 9,1 8 32, 0 - 400 12,3 8 32, De acordo com a equação 1, a equação da esfera é: 𝑆𝑒 = 𝑆𝑒 0 + 𝑣𝑡 𝑆𝑒 = 0 + 32 , 94 × 𝑡 = 32 , 94 𝑡 Tabela 2 : Medições no movimento da bolha Análise da bolha Distância (mm) Tempo medido (s) Tempo médio (s) Vel. medida (mm/s) Vel. média (mm/s) 0 - 100 2, 00 - - 200300 5,497,72 6,52 37, 0 - 400 10,1 2 De acordo com a equação 1, a equação da bolha é: 𝑆𝑏 = 𝑆𝑏 0 + 𝑣𝑡 𝑆𝑏 = 400 + (− 37 , 78 ) × 𝑡 = 400 − 37 , 78 𝑡 Para que se possa encontrar matematicamente a posição de encontro, devemos igualar as equações de ambos os objetos afim de encontrar o tempo de encontro. Portanto: 𝑆𝑒 = 𝑆𝑏 32 , 94 𝑡 = 400 − 37 , 78 𝑡 37 , 78 𝑡 + 32 , 94 𝑡 = 400 𝑡 =

Após encontrado o tempo de encontro, podemos substitui-lo em quaisquer uma das equações, seja da esfera ou bolha. Nesse caso, foi utilizada a equação da esfera. 𝑆𝑒 = 32 , 94 𝑡 𝑆𝑒 = 32 , 94 × 5 , 66 ≅ 186 𝑚𝑚 Tal ponto de encontro foi verificado experimentalmente conforme a figura a seguir.

Relatório de Prática do Movimento Uniforme, Resumos de Física Experimental

Documentos relacionados

Pré-visualização parcial do texto

Baixe Relatório de Prática do Movimento Uniforme e outras Resumos em PDF para Física Experimental, somente na Docsity!

Movimento Uniforme (MU)

Graduando Christian Araujo de Souza

Física Experimental I – Engenharia Elétrica

Instituto Federal de Pernambuco – IFPE – Campus Pesqueira

e-mail: [email protected]