Fisica Geral3

A cinemática é a o ramo da física que estuda os diversos tipos de movimento, assim como suas classificações e comparações, sendo eles unidimensionais ou não. Nesse experimento, foram trabalhados alguns tipos comuns de movimentos estudados, tais como o movimento retilíneo uniforme (MRU) e o movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV).

Os princípios da cinemática escalar nos permitem conhecer e descrever variados tipos de movimentos. Situações cotidianas nos remete a princípios da cinemática, como por exemplo calcular tempo gasto e distância em viagens ou o velocidade necessária para percorrer uma determinada distância.

Os radares de trânsito possuem funcionamento baseado nos princípios cinemático. Sensores magnéticos presentes no asfalto, detectam o carro, enviam os pulsos até os computadores de medição, e realiza-se, então, cálculos que indicam em quais velocidades os motoristas passam pela via. Isto é, assim que o carro ou a motocicleta passar pelo primeiro o sensor, o campo magnético é anulado e reativado quando o último sensor for acionado. O tempo é detectado pelos sensores e, como a distância é fixa, são realizados cálculos entre a distância e o tempo, para que seja definida a velocidade com que o veículo cruzou os sensores. Se a velocidade calculada for acima da permitida e o excesso de velocidade for comprovado, as câmeras (que estão em constante funcionamento) armazenam a imagem do veículo e a enviam para a central de infrações.

Os princípios cinemáticos também estão relacionados aos que os efeitos da gravidade. O filósofo grego Aristóteles empreendeu uma das primeiras tentativas de explicar como e por que os objetos caem em direção à Terra. Entre suas conclusões, estava a ideia de que os objetos pesados caem mais rápido que os leves. Embora alguns tenham se oposto a essa concepção, ela foi comumente aceita até o fim do século XVII, quando as descobertas do cientista italiano Galileu Galilei ganharam aceitação. De acordo com Galileu, todos os objetos caíam com a mesma aceleração, a menos que a resistência do ar ou alguma outra força os freasse. Esse valor de aceleração também é simples de ser calculado quando se sabe a altura (distância) e o tempo de queda.

ABORDAGEM TEÓRICA

Os principais conceitos utilizados nesse experimento, foram:

Movimento retilíneo uniforme (MRU):

Esse movimento se dá ao longo de uma linha reta sendo essa linha vertical, horizontal ou inclinada, mas retilínea. Além disso, a velocidade da partícula que realiza o MRU apresenta uma velocidade média constante equivalente à velocidade escalar instantânea e essa velocidade varia durante o movimento, ou seja, a aceleração é nula.

Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV):

O MRUV é caracterizado por uma aceleração média, ou seja, essa aceleração é constante em relação ao tempo segundo a seguinte equação: a=(v_f- v_o)/(tf- t_o ) .

Há dois tipos de movimento cuja aceleração é variada:

- O Movimento Retilíneo Uniformemente Retardado: vetor da aceleração está em no sentido oposto ao da velocidade

- Movimento Retilíneo Uniformemente Acelerado: vetor da velocidade se encontra no mesmo sentido da aceleração.

Para o MRU, temos as seguintes fórmulas:

s=s_0+ V_0 ∆t (1)

vm=(sf-s_o)/(tf- t_o ) (2)

Para o MRUV:

V=V_0+a*∆t (3)

s=s_0+ V_0 ∆t+(a*〖∆t〗^2)/2 (4)

V²=V_0²+a*2∆s (5)

Onde:

a → aceleração V_0→ velocidade inicial

V → Velocidade final s_0→ espaço inicial

S → espaço final t → tempo

Os objetivos gerais deste experimento são:

- Reconhecer o movimento retilíneo uniforme (MRU) e o uniformemente variado (MRUV);

- Obter a velocidade média de um corpo em movimento retilíneo de translação a partir do gráfico de distância percorrida (Δx) versus tempo gasto (Δt);

- Obter a aceleração média de um corpo em movimento retilíneo de translação a partir do gráfico da variação da velocidade (Δv) com o tempo gasto (Δt);

- Entender a diferença experimental entre medidas instantâneas e médias;

- Fornecer a equação relacionando distância com tempo para um móvel em MRU e um em MRUV

MÉTODOS E PROCEDIMENTOS

Os materiais utilizados para realização deste experimento foram:

- 01 colchão de ar com articulador dianteiro e espera traseira para pequenas inclinações com elevação através de fuso milimétrico;

- 01 carro com imã e haste ativadora na cabeceira direita e mola com suporte M3 na cabeceira esquerda;

- 4 massas acopláveis de 0,5 N;

- 01 computador para ser utilizado como cronômetro digital;

- 02 sensores fotoelétricos.

O experimento foi dividido em duas partes. Inicialmente, para o movimento com velocidade constante, no colchão de ar sem inclinação, colocamos o imã na extremidade direita do carro e 04 pesos de 50N sobre este, formando um X.

Depois, colocou-se a extremidade esquerda do carro sobre a posição 250mm da escala (800mm na escala do outro lado). O primeiro sensor foi posicionado de forma que a sombra da haste lateral do carro estivesse sobre o buraco do mesmo, quando o carro se encontrasse na posição descrita. É importante que o carro não seja arrastado sobre o trilho com o colchão de ar desligado.

A extremidade