Física Experimental - Conservação de energia

Verificação da Conservação do Momento Linear

Bárbara Júlia Gonçalves Dutra, Nickolai Alecksander Santos Silva

Física Experimental I

Este relatório remete-se a um processo de verificação da conservação do momento linear. Essa grandeza é uma física vetorial, visto que apresenta módulo, direção e sentido. É definido como produto da massa do corpo, em kg, por sua velocidade, em m/s. Dessa forma, sua unidade segundo o SI (Sistema Internacional) é o kg.m/s. O momento linear é uma grandeza essencial para o estudo da transferência de movimento com dois ou mais corpos onde ocorrem colisões, e quaisquer formas de interação entre os corpos.

INTRODUÇÃO:

O princípio da conservação do momento linear é um dos fundamentos da física tanto no tratamento quanto na resolução de diversos problemas, como o estudo de explosões, colisões, movimento de foguetes.

O momento linear, também conhecido como a quantidade de movimento é um vetor p, definido por:

 [pic 1][pic 2]

[pic 3]

Onde m é a massa do corpo, e v a sua velocidade.

[pic 4]

Figura 1: esquema alusivo ao uso experimento com uma bola de massa  M

O experimento consiste em medir o momento linear de um corpo, em específico, uma bola, abandonada em uma rampa e então comparar com o momento linear ao final do processo, após a bola abandonada ter colidido com outra bola(tendo essa como obstáculo).

O objetivo desse experimento é a comprovação da conservação do momento linear nos dois momentos, desconsiderando a atuação de forças externas, como força do ar e atrito. [pic 5]

[pic 6]

         

Figura 2: esquema alusivo ao uso experimento com duas bolas de M e m.

O princípio do momento linear estabelece que:[pic 7]

[pic 8]

A soma deve ser vetorial, e as colisões classificadas como:

• Colisão elástica: a energia do sistema físico é conservada;
• Colisão inelástica: a energia do sistema físico é parcialmente conservada;
• Colisão perfeitamente inelástica: a energia do sistema físico não é conservada.

METODOLOGIA EXPERIMENTAL:

• Balança digital;
• Esferas metálicas de massa e diâmetro diferentes;
• Fita métrica;
• Prumo;
• Rampa Metálica;
• Papel Carbono;
• Folhas A4;
• Nível a água;

Inicialmente, a massa do sólido foi determinada através de uma balança digital, a circunferência foi aferida através de observação de qual bola era maior.

A rampa a ser usada foi nivelada através de nível a água, o fim da rampa em relação ao chão foi identificado com o auxílio de um prumo.

No chão, foi colocado papel carbono sobre uma folha A4, a fim de marcar onde a esfera colide com o chão, que ao cair sobre o papel carbono, identificou-se a distância de L+y, identificada através de fita métrica, com resolução de 1mm. Repetiu-se 30 vezes a soltura da bola e a medição.

Repetiu-se esse experimento por mais 30 vezes, com o adicional da bola menor no final da rampa, e ao chegarem, ambas, no solo, aferiu-se (L’+y’) e (L’’+y”). semelhante ao primeiro experimento.

ANÁLISE DE DADOS:

Inicialmente, a massa das bolas foi determinada através de uma balança digital em cinco pontos sobre o prato da mesma, após cinco medições os valores para as bolas de maior e menor massa, foram respectivamente: (28.00± 0.58)g e (24.00 ± 0.58)g.

As alturas e distâncias foram aferidas com fita métrica, com resultado de incerteza do tipo B, que é:

 =  = 0.58mm[pic 9][pic 10]

As alturas que se obteve através da medição foi, para:

H=(1030 ± 0.58)mm

h=(870.10 ± 0.58)mm

L =(43.50 ± 0.58)mm

L’= (130.70 ± 0.58)mm

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