ENTENDENDO A ENERGIA KINÉTICA

1 Introdução

Existem três tipos de lançamentos: o vertical, o horizontal e o oblíquo. No primeiro, o corpo tem movimento apenas na direção vertical; no segundo, o movimento ocorre na horizontal e na vertical, mas a velocidade inicial tem apenas componente horizontal. Já no terceiro, tanto o movimento quanto a velocidade inicial têm componentes horizontal e vertical.[1]

Será estudado aqui o lançamento horizontal. Na direção horizontal, o movimento é retilíneo uniforme; e na direção vertical o movimento é uniformemente acelerado.[1]

A lei dos corpos em queda ou diz que todos os corpos caem com aceleração constante, uma vez que o efeito da aceleração gravítica, ou seja, da gravidade em todos os corpos, à mesma altura, é igual. Esta lei só é observada no vácuo, pois como a densidade dos corpos é diferente, no ar o corpo mais pesado exerce maior força e cai primeiro.[2]

Galileu insistiu calorosamente em que os homens deveriam acreditar no que viam. Segundo reza a lenda sobre Galileu, porém em versão não confirmada, ele teria convencido os professores a acompanhar suas experiências, levou-os à torre inclinada de Pisa e deixou cair uma grande pedra junto com outra pequena do balcão mais alto da torre. Elas chegaram juntas ao solo "o seu impacto soou como o toque de finados da autoridade pela fama, em Física". Desde então nós aprendemos a nos apoiar cada vez mais na experiência e a fazer experiências para descobrir a verdade. A experiência de Galileu marca o nascimento da Física moderna.[2]

1.1 Objetivos

Ao término desta atividade o aluno deverá ser capaz de:

• Identificar corretamente a grandeza alcance adquirida num lançamento horizontal de um projétil a partir de uma rampa;

• Executar corretamente as medidas do alcance com o seu respectivo desvio;

• Relacionar a altura da posição de largada do móvel com o alcance adquirido.

2 Revisão bibliográfica

• ENTENDENDO ENERGIA CINÉTICA

Essa energia é similar à energia potencial. Quanto mais pesado o objeto e mais rápido ele se mover, mais energia cinética terá, ou seja, é a energia que se manifesta nos corpos em movimento.

Sua fórmula é:

Ec = 1/2 . mv2

m: é a massa;

v: é a velocidade;

Um dado interessante sobre essa energia é que ela aumenta com a velocidade ao quadrado. Isso quer dizer, que se um carro se movimentando duas vezes mais rápido, ele tem quatro vezes mais energia cinética.[3]

• ENTENDENDO ENERGIA POTÊNCIAL GRAVITACIONAL

A energia potencial é aquela que se encontra armazenada num determinado sistema, (esse termo _ “sistema” _ esta se referindo a um conjunto de corpos separados do restante do universo para serem estudados), e que pode ser utilizada a qualquer momento para realizar uma tarefa.

Existem dois tipos de energia potencial: elástica e gravitacional. Abordaremos nesse relatório a energia gravitacional.

Para medir essa energia, é necessário estabelecer a posição do corpo na qual a energia é considerada nula. Podemos estabelecer que, quando o corpo se encontra num plano de referência arbitrário, a energia potencial gravitacional do sistema é nula.[3]

Sua fórmula é:

EPA = mgh

m: é a massa;

g: é a força gravitacional;

h: é a altura;

Lançamento Oblíquo

O projétil é lançado com uma velocidade inicial v0, formando um ângulo θ com a horizontal, como no lançamento horizontal, o movimento no eixo das abscissas é uniforme, enquanto que no eixo das ordenadas é uniformemente variado.

Figura 1– O lançamento obliquo é resultante da composição de dois movimentos: um na direção horizontal x e outro na direção vertical y

A velocidade inicial v0 possui duas componentes: a componente horizontal v0x e a componente vertical v0y, onde ambas podem ser calculadas da seguinte forma:[4]

Figura 2– Representação das componentes de x e y

Lançamento Horizontal

O projétil é lançado com uma velocidade inicial v0 de uma altura ∆y, no instante do lançamento o ângulo formado entre sua velocidade inicial v0 e a horizontal é nulo, portanto a velocidade inicial no eixo y é nula. Ao decorrer de sua trajetória o objeto ganha velocidade no eixo y devido à aceleração da gravidade (9,8m/s2), o que classifica o movimento no eixo das ordenadas como MRUV, enquanto que em x não há variação da velocidade, o que implica que o movimento no eixo das abscissas é um MRU.[4]

Lançamento Vertical

O projétil é lançado vertical para cima com uma velocidade inicial v0, no ponto mais alto de sua trajetória sua velocidade é nula, devido à aceleração da gravidade (9,8m/s2), que o desacelera até parar. Na descida o objeto também é lançado com uma velocidade inicial v0, porém sua velocidade aumenta devido à aceleração da gravidade. A partir disso podemos dizer que o lançamento vertical caracteriza um MRUV, pois há aceleração, que no caso é a da gravidade e consequentemente a variação de velocidade v.[4]

3 Material utilizados

• Um conjunto principal Arete composto por uma rampa de lançamentos dotada de escala de posicionamento, quatro graus de liberdade, sustentação regulável para apoio da esfera alvo e suporte com espera para os acessórios; Cidepe – 378757 – Lançador Horizontal – EQ023,01, 352887 – Conjunto de Arete.

• Uma esfera metálica de lançamento como corpo de prova;

 Uma folha de papel carbono;

 Duas folhas milimetradas tamanho ofício;

 Fita adesiva

 Uma escala 0 a 300 mm

 Balança de precisão: Dimopel – 2000g (1g) – SESES-105386 nº patrimonial da Estácio, a mesma foi calibrada em 11/10/2004 – Nº13489 – certificação: