Conservação de Momento Linear

1. TÍTULO: CONSERVAÇÃO DE MOMENTO LINEAR

1. OBJETIVOS:

Usando o trilho de ar, verificar se há conservação de energia cinética e de momento em colisões elástica e inelástica [1].

Verificar se há conservação de energia cinética e de momento numa colisão elástica [1].

Verificar se há conservação de energia cinética e de momento numa colisão inelástica [1].

1. INTRODUÇÃO

O momento linear é uma grandeza importante associada ao movimento de uma partícula de massa “m”. Onde “v” é a velocidade da partícula e “m” é a massa, definido por [2]:

[pic 1]

Sendo a conservação de momento aquilo que não muda logo, uma grandeza conservada e constante [2].

O princípio de conservação se dá por meio de um sistema isolado de objetos, ou seja, é aquilo que não recebe nenhum tipo de força externa ou impulso externo. Isso significa que para se tiver uma colisão entre dois objetos é necessário incluir ambos os objetos e outra coisa que aplique uma força seja em qual for dos objetos para se obter a conservação [2].

Segundo Isaac Newton, o momento linear de uma partícula representa a “quantidade de movimento”. Essa fórmula é definida pelo produto da massa em kg e a velocidade em m/s. Por isso, no SI, sua grandeza é dada em kg.m/s [2].

Essa conservação de momento é nada menos que a terceira lei de Newton ou Lei da Ação e Reação onde se diz que: ‘’ Se um objeto A exerce uma força sobre um objeto B, então o objeto B deve exercer uma força de igual magnitude e de sentido oposto sobre o objeto A [2].

Pode-se falar, que a energia cinética esta relacionada ao momento linear, dessa forma, pode ser definida, como o tipo de energia associado ao movimento. Por meio desta, se um corpo possuiu velocidade, dizemos que ele tem energia cinética. Tal energia se manifesta em um corpo quando sobre ele atua uma força capaz de realizar trabalho, fornecendo-lhe energia. Dessa forma pode-se concluir que só existirá energia cinética se o corpo estiver submetido á ação de uma força que gere movimento. A energia cinética pode ser reescrita de várias formas, dentre elas, a mais convencional é a fórmula a seguir, onde a massa é dada em kg e a velocidade em m/s, por isso sua unidade é dada em joule (J) [2].

[pic 2]

Uma das aplicações dessa lei da conservação de momento linear é o uso das análises de colisões onde essas colisões variam de acordo com a totalidade elástica, na qual a energia se mantém, até a totalidade inelástica, que se dá com a dispersão de energia [2].

• No caso de uma colisão elástica: Antes da colisão e Depois da colisão:

[pic 3]

• No caso de uma colisão inelástica: Antes da colisão e Depois da colisão:

[pic 4]

1. EQUIPAMENTO EXPERIMENTAL

        Durante o processo experimental foram utilizados os seguintes aparelhos do laboratório de mecânica:

• 1 Trilho de Ar
• 1 Cronômetro Digital
• 1 Compressor de ar
• 2 Barreiras de Luz
• 2 Planador
• 1 Dispositivo de Liberação
• 1 Anteparo de 10 mm
• 1 Anteparo com agulha (para lateral)
• 1 Anteparo com massa (para lateral)
• 1 Anteparo com liga elástica (para lateral)
• 2 Suporte com haste quadrada
• 1 Fio de seda de 2000 mm
• 10 Massas de 10 g
• 6 Massas de 50 g
• 6 Cordas de conexão

A montagem do equipamento foi realizada de acordo com as instruções do manual.

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

PRÁTICA 1

1. Fixamos um anteparo de 100 mm na parte de cima de cada planador.
2. Usamos um anteparo com liga elástica no planador 1, e um anteparo de 10 mm no planador 2, eles são fixados na extremidade lateral dos planadores que haverá a colisão.
3. Medimos a massa de cada planador e coloque na Tabela 1.
4. Posicionamos o planador 1 junto ao dispositivo de liberação, e o planador 2 entre as duas barreiras de luz, como apresentado no manual.
5. Acionamos o dispositivo de liberação, e anote os tempos indicados na Tabela 1.
6. Repetimos esse procedimento duas vezes, aumentando a massa do primeiro planador, com 20 g (10 g de cada lado do planador).

PRÁTICA 2

1. Fixamos o maior anteparo, de 100mm, na parte de cima do planador 1.
2. Usamos o anteparo menor com agulha no planador 1, e um anteparo com massa no planador 2, eles são fisxado na extremidade lateral dos planadores que haverá a colisão.
3. Medimos a massa de cada planador e coloque na Tabela 2.
4. Posicione o planador 1 com junto ao dispositivo de liberação, e o planador 2 entre as duas barreiras de luz, como apresentado no manual.
5. Acionamos o dispositivo de liberação, e anotamos os tempos indicados nos cronômetros na Tabela 2.
6. Repetimos esse procedimento duas vezes, aumentando a massa do primeiro planador, com 20 g (10 g de cada lado do planador).

[pic 5][pic 6]

        

1. DADOS EXPERIMENTAIS

Pratica 1:

Na tabela 1 a seguir, apresentam-se os resultados obtidos do experimento sobre os tempos de passagem pelas barreiras de luz, junto com suas respectivas incertezas.

Tabela 1. Dados das colisões elásticas para três massas diferentes, usando o Sistema Internacional.

	Dados 1	Dados 2	Dados 3
Planador 1	Planador 2	Planador 1	Planador 2	Planador 1	Planador 2
Massa dos planadores (m ± 1 )g	211,31	200,43	211,31	220,43	211,31	240,43
Tempo antes da colisão (t ± 0,001) s	0,125	0,000	0,120	0,000	0,127	0,000
Tempo depois da colisão (t ± 0,001) s	1,146	0,129	0,997	0,128	0,825	0,141

...