Colisão em 2 dimensões

Laboratório de Física II

                                                     

EXPERIMENTO 2

Colisão em 2 Dimensões

Grupo:

1. OBJETIVO: Demonstrar através de experimentos com colisões bidimensionais se houve conservação da quantidade de movimento linear.

2. INTRODUÇÃO TEÓRICA

2.1 BREVE REVISÃO TEÓRICA

2.1.1 TEORIA DE ERROS: As grandezas físicas são determinadas experimentalmente através de medidas ou combinações de medidas. Quando realizamos medidas experimentais estas possuem incertezas, as quais podem estar associadas tanto às características dos equipamentos utilizados como com o próprio experimentador.

Valor Médio (X)

O valor médio de uma grandeza é definido como a média aritmética dos valores medidos: [pic 1]

 

onde Xi corresponde a i-ésima medida e N ao número total de medidas realizadas.

Desvio Absoluto (di)

É a diferença entre um valor particular medido e o valor mais provável ( em geral o valor médio):

                                                                                                                              [pic 2]

Representa o desvio de uma medida particular do valor médio.

Desvio Padrão (S)[pic 3]

2.1.2 COLISÕES: Uma colisão é um evento isolado em que um força relativamente intensa age em cada um de dois ou mais corpos que interagem por um tempo relativamente curto. Em nosso cotidiano, pode-se afirmar que uma colisão é um choque, o contato de dois ou mais corpos. Numa colisão elástica a energia mecânica e o momento linear dos corpos envolvidos permanecem os mesmos antes e depois da colisão. Diz-se que houve conservação de momento linear e energia. Quando dois corpos colidem como, pode acontecer que a direção do movimento dos corpos não seja alterada pelo choque, isto é, eles se movimentam sobre uma mesma reta antes e depois da colisão. Se isso aconteceu, dizemos que ocorreu uma colisão unidimensional. Entretanto, pode ocorrer que os corpos se movimentem  em direções diferentes, antes ou depois da colisão. Nesse caso, a colisão é denominada bidimensional.

Colisões perfeitamente inelásticas são aquelas nas quais não ocorre conservação de energia mecânica, mas somente quantidade de movimento. Após o choque ambos os corpos seguem juntos, como um único corpo com massa igual à soma das massas de todos os corpos antes do choque.

2.1.3 CONSERVAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO:

O momento de uma partícula se define como o produto de sua massa pela velocidade:

[pic 4]

O momento é uma grandeza vetorial. O momento de uma partícula pode ser imaginado como a medida da dificuldade de levar a partícula até o repouso.

3. PROPOSTA DE PROCEDIMENTO

3.1 MONTAGEM EXPERIMENTAL

[pic 5][pic 6]

[pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12]

[pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32][pic 33][pic 34][pic 35][pic 36][pic 37][pic 38][pic 39][pic 40][pic 41]

OBS: No experimento em questão, há os ângulos formados com o eixo x, mas preferimos utilizar a relação de Pitágoras na formação de triângulos para o cálculo do experimento em questão.

3.2 MATERIAIS UTILIZADOS:

- Papel Branco

- Fita Crepe

- Duas bolas de borracha (objetos colididos)

- Parafuso suporte

- Equipamento lançador de projeteis

- Prumo

- Régua

3.3 Procedimento Experimental: Seguindo a montagem exposta acima, realizamos cinco lançamentos, onde fizemos duas bolas – Bola  para a bola alvo e Bola  para a bola projetil - colidirem  transversalmente. Assim, medimos as distâncias  e  em relação ao ponto de colisão e as distâncias ortogonais  em relação ao eixo x e ao eixo y (o plano xy é formado com origem abaixo do ponto onde as bolas colidiram). Utilizamos os dados parar verificar a conservação da quantidade de movimento linear (). [pic 42][pic 43][pic 44][pic 45][pic 46][pic 47]

Antes de realizarmos os cinco lançamentos com colisões, realizamos 5 lançamentos isolados de uma única bola e verificamos uma distância , sendo esta referência para analisarmos a conservação da quantidade de movimento.[pic 48]

Como os tempos de queda () das duas bolas é o mesmo  - pois colidem  na mesma altura e as massas são iguais, podemos escrever:[pic 49]

                                                         [pic 50]

[pic 51]

[pic 52]

[pic 53]

Desta forma, concluímos que a distâncias  somadas, resultam na distância de referência , de modo:[pic 54][pic 55]