ESTUDO DO ENCONTRO DE DOIS MOVEIS EM MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME

ESTUDO DO ENCONTRO DE DOIS MÓVEIS EM MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME

IFMG – Instituto Federal de Minas Gerais

Campus Governador Valadares – Avenida Minas Gerais, 5189 – Bairro Ouro Verde – Governador Valadares MG – CEP: 35057-760

O presente relatório refere-se a um experimento didático sobre Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) realizado na disciplina de Física I ofertada no curso de Engenharia de Produção do  Instituto Federal de Ciência e Tecnologia de Minas Gerais, Campus Governador Valadares, no segundo semestre de 2017. O experimento consistiu basicamente na análise cinemática do encontro de dois móveis em MRU, onde foram realizadas medidas de tempo de deslocamento de cada um dos dois corpos, calculadas as velocidades médias e determinadas as equações horárias de movimento de cada um dos corpos (hipótese de velocidade constante). Com a equação de movimento foi possível estimar os tempos de encontro dos móveis. Para ambos os móveis foram feitas seis medições. Os resultados mostraram que os valores de velocidade média são muito próximos, sugerindo que de fato os móveis apresentam velocidade aproximadamente constante. Os valores de tempo de encontro (calculado e medido) também são muito próximos, confirmando novamente a validade do modelo de MRU para o movimento analisado. Ao final do relatório foi possível discutir a precisão das medidas e as fontes de erro detectadas no processo de medição.  

Introdução

O movimento de um corpo é definido em Mecânica, como a variação da posição deste corpo em função do tempo com relação a um dado referencial. Desta forma é possível perceber que existe uma gama muito grande de tipos de movimento, dos mais simples aos mais complexos. O movimento mais simples de ser analisado é aquele na qual a velocidade (medida da taxa de variação da posição de um corpo) é constante. Neste caso podemos definir a velocidade média como sendo: .[pic 1]

De acordo com Beatriz Alvarenga, toda vez que o valor da velocidade permanece invariável (constante), durante o movimento, é considerado movimento uniforme, e se o movimento realizado for em linha reta, ele será denominado Movimento Retilíneo Uniforme. Como a velocidades é constante, a posição fica em relação ao tempo, formando assim  a equação horária do MRU:

 (1)[pic 2]

Onde:

X: posição final (em metros)

Xo: posição inicial (em metros)

Vx: velocidade

T: tempo (em segundos)

O relatório tem como objetivo descrever o tempo gasto das duas partículas, a esfera e a bolha, para atingir o final da trajetória, além de medir a posição e o tempo que os objetos irão se encontrar.

O mesmo foi realizada no laboratório de Física do IFMG, campus de Governador Valadares, com a instrução do professor Valcimar Andrade.

Procedimento Experimental

A experiência feita no laboratório de física, durante a aula prática usou recursos como: uma sustentação em plano inclinado de 0 a 45o, com um tubo com fluído lacrado, contendo dentro dele uma bolha de ar e uma esfera de aço em lados opostos. Além da base de sustentação foi utilizado o cronômetro para medir o tempo para chegar ao outro lado do tubo e o tempo de encontro da bolha com a esfera. A experiência seguiu os seguintes passos:

1º Foi utilizado uma base com um tubo em inclinação de 15o e comprimento de 400mm, e nesse tubo os dois objetos ficam, dentro dele, em posições contrárias.  

2º Em seguida foi analisado o tempo que a esfera gastou para percorrer a trajetória, em seis diferentes momentos, assim foi calculado o tempo médio de 6,65 segundos para o percurso.

3º Logo após, o mesmo foi realizado pela bolha, nos mesmos seis momentos, e chegou que a media do tempo da bolha foi de 5,67 segundos.

4º Ao final, cálculos foram feitos através das médias que foram encontradas pelo experimento, como encontrar a posição de encontro das partículas pela fórmula [1].

Os demais cálculos estão listados na parte de “Resultados e Discussão”.

Resultados e discussão

Após cronometrar o tempo de chegada da esfera e da bolha, calculamos por meio da fórmula Vm= Δs/Δt o resultado da velocidade média em uma espaço de 0,4 m. Também foi calculado o desvio padrão do tempo e da velocidade pela fórmula S=√∑(X-M)²/n-1, onde “X” representa cada medição, “M” a média entre elas e “n” o número total de medições.

Tabela I: tabela indicando o tempo e a velocidade média (acompanhado pelo desvio padrão) que a esfera de aço faz com um deslocamento de 0 a 0,4 metros.

Posição (m)	Tempo (s)	Velocidade (m/s)
0-0,4	6,85 ± 0,13	0,058 ± 0,0012
0-0,4	6,59 ± 0,13	0,060 ± 0,0012
0-0,4	6,77 ± 0,13	0,059 ± 0,0012
0-0,4	6,64 ± 0,13	0,060 ± 0,0012
0-0,4	6,55 ± 0,13	0,061 ± 0,0012
0-0,4	6,54 ± 0,13	0,061 ± 0,0012
Valor Médio	6,65	0,060

Fonte: Autoria Própria

[pic 3]

Fonte: Autoria Própria

 Figura 1: Velocidade média da esfera de aço em função do tempo.

Tabela II: tabela indicando o tempo e a velocidade média (acompanhado pelo desvio padrão) que a bolha de ar faz com um deslocamento de 0 a 0,4 metros.