Física Experimental - Experimento I

SUMÁRIO

OBJETIVOS DO EXPERIMENTO............................................. 2

INTRODUÇÃO TEÓRICA......................................................... 3

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL........................................ 5

Materiais.................................................................................... 5

Procedimentos........................................................................... 5

Resultados................................................................................. 6

CONCLUSÃO............................................................................ 7

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................... 8

Objetivos do experimento

Estudar o deslocamento de um corpo em movimento constante tendo como objetivo a observação e determinação do módulo da velocidade escalar revendo os conceitos básicos de movimentos unidimensionais como velocidade e posição para, assim, obtermos a função posição-tempo e dar possibilidar para:

• Estudarmos as características físicas do movimento retilíneo uniforme;

• Analisarmos, na prática, suas equações;

• Determinarmos distâncias e tempos utilizando régua e cronômetro;

• Determinarmos a velocidade de um objeto através das medições de seu deslocamento em intervalos de tempo;

• Verificarmos que a velocidade média para deslocamentos não iguais é igual à velocidade média para deslocamentos não iguais, para um móvel em movimento retilíneo uniforme.

Introdução teórica

No movimento retilíneo uniforme (MRU), o vetor velocidade não varia em módulo, sentido ou direção no decorrer do tempo, sendo assim, conclui-se que sua aceleração seja nula. Um corpo se desloca em distâncias iguais em intervalos de tempo iguais. Segundo a primeira lei de Newton, a lei da inércia, uma vez que não se tem aceleração sobre qualquer corpo em movimento retilíneo uniforme, a resultante das forças aplicadas é nula. Uma das características deste movimento é que a velocidade médio de um corpo em qualquer instante é igual à sua velocidade média.

Exemplo:

[pic 1]

Sabemos que a fórmula que define a velocidade de um corpo em MRU é:

[pic 2]

Sendo assim, podemos achar a velocidade média do objeto em intervalos diferentes:

[pic 3]

De onde concluímos que a velocidade média, calculada a qualquer momento, será sempre a mesma: 5 m/s.

Diz-se que um corpo descreve um movimento retilíneo uniforme, segundo um referencial, quando o módulo do vetor velocidade for constante e não nulo. Neste caso, a equação que descreve o movimento é:

    [pic 4]

Sendo o movimento retilíneo uniforme uma função de 1º grau, podemos ter os seguintes gráficos SxT (Espaço x Tempo):

[pic 5]                [pic 6]

O gráfico do movimento progressivo;             E o gráfico do movimento retrógrado.

Em que a velocidade é positiva.                  Em que a velocidade é negativa.

Também, no movimento retilíneo uniforme, a velocidade é sempre constante e diferente de zero. Sendo assim, gráficos VxT (Velocidade x Tempo) terão sempre funções paralelas ao eixo “Tempo”. Sendo:

[pic 7]                     [pic 8]

Movimento progressivo;                                 Movimento retrógrado.

Através da análise de uma função em um gráfico SxT, podemos utilizar o coeficiente angular para encontrar a velocidade do corpo.

[pic 9]

Sendo a velocidade a tangente do coeficiente angular da secante, a velocidade pode ser encontrada calculando-se a variação do espaço percorrido em um intervalo dividida pela variação do tempo necessário para percorrer esse espaço.

De onde conclui-se a conhecida equação da velocidade:

     [pic 10]

Procedimento experimental:

Materiais utilizados:

• Trilho de ar linear;
• Gerador de fluxo de ar;
• Carrinho deslizante;
• Cronômetro digital de 4 intervalos;
• Chave inversora normalmente aberta;
• Sensores fotoelétricos;
• Régua.

Procedimento:

Antes de tudo, foram ajustadas as posições dos sensores fotoelétricos e anotadas as distâncias entre cada um deles.

Depois, foi posicionado, na horizontal, sobre o trilho de ar, o carrinho deslizante (que deve permanecer em sua posição inicial de forma a não demonstrar tendência de aceleração em algum sentido).

Em seguida, os cronômetros são ligados e zerados. Cada tempo do cronômetro registra o tempo “t” do carrinho naquele ponto e não o tempo “∆t” que o carrinho leva pra percorrer aquela distância.

Após ligados os cronômetros, é ligado o gerador de fluxo de ar e, por fim, a chave inversora, dando inicio ao movimento do carrinho.

Ao fim dos passos acima, foram anotados os quatro tempos marcados no cronômetro.

Foram anotadas, também, a variação do espaço percorrido e a variação do tempo em cada intervalo. A velocidade foi calculada a usando o coeficiente angular da reta e confirmada através da equação da velocidade.

O experimento executado quatro vezes.

Resultados:

Foram feitas as seguintes medições durante o experimento:

1º Medição:

Espaço(cm)	∆Espaço(cm)	Tempo(s)	∆Tempo(s)	Velocidade(cm/s)
40	0	0	0	0
59,3	19,3	0,855	0,855	22,57
77,4	18,1	1,626	0,771	23,47
93,7	16,3	2,273	0,647	25,19
112	18,3	2,974	0,701	26,10