Física Experimental

Experimento

Lançamento de projétil

Brasília, 07 de setembro de 2018

1. Objetivo

Relacionar a altura, da qual a esfera é abandonada na rampa, com o alcance horizontal. Reconhecer, no movimento de lançamento, a combinação de dois movimentos retilíneos e determinar a velocidade de lançamento a partir da medida do alcance e do tempo de queda. Relacionar as transformações energéticas sofrida pela energia potencial inicial ao rolar a esfera pela rampa. Utilizar o princípio da conservação da energia para determinar a energia cinética de rotação.

1. Materiais utilizados

• 01 esfera de aço;
• 01 trilho curvo com parafuso ajustável e fio de prumo na base;
• 01 folha de papel pardo;
• 01 folha de papel carbono;
• 01 Régua milimetrada;
• 01 Compasso;
• 01 Fita adesiva.

1. Procedimento

O trilho curvo estava fixado sobre a bancada. Foi colocado o papel pardo no chão e o mesmo fixado com fita adesiva nas bordas. No parafuso ajustável localizado na base do trilho curvo foi prendido o fio de prumo, ficando a poucos milímetros do papel pardo. Foi marcado no papel pardo um ponto abaixo do prumo, demarcando a posição abaixo da base do trilho curvo. A folha de carbono foi colocada sobre a folha de papel pardo para sempre estar no alcance da colisão da esfera com o papel. A posição da folha de carbono era mudada de acordo com a altura em que a esfera era soltada. Para assim garantir que sempre a esfera tocasse na folha de carbono e realiza-se a marcação da mesma.

1. Dados Experimentais e Análise

Parte 01

Foram marcados 4 pontos ao longo da rampa. Esses eram os pontos de onde a esfera seria jogada. De cada ponto foi anotado a altura vertical (h) em relação a saída da rampa. De cada ponto foram feitos 10 lançamentos. Foi medido o alcance médio (Rm) e o desvio da medida do alcance (ΔR). Todos os dados foram calculados e anotados na tabela abaixo.

Posição	Altura (h)	Rm ±ΔR
1	0,05  ± 5x10-4m	0,22± 0,01 m
2	0,15 ± 5x10-4m	0,47 6± 0,013 m
3	0,20 ± 5x10-4m	0,55 7± 0,008 m
4	0,31 ± 5x10-4m	0,67 9± 0,007 m

Tabela 01

Os dados obtidos evidenciam que o alcance médio da esfera varia de acordo com a altura do lançamento.

Parte 02

Foram medidas também a altura percorrida pelo projétil na vertical, desde a saída da rampa até o plano da folha (H = Hm ± ΔH). Foi feito o cálculo do tempo a partir dos valores de g e h. A partir daí, em posse do alcance e do tempo de queda, foi calculado o módulo da componente horizontal da velocidade de lançamento e anotado os resultados na tabela abaixo.

Posição	Altura (h)	Vm ±ΔV
1	0,05  ± 5x10-4m	0,510 ± 0,023 m/s
2	0,15 ± 5x10-4m	1,123 ± 0,013 m/s
3	0,20 ± 5x10-4m	1,314 ± 0,008 m/s
4	0,31 ± 5x10-4m	1,602 ± 0,007 m/s

Tabela 02

Os dados analisados nos permitem concluir que a velocidade com que o projétil deixa

a rampa de lançamento depende de sua posição de soltura, sendo que o projétil que obtinha a maior altura de iniciação alcançava a maior velocidade.

Parte 03

Foi medida a massa da esfera usada como projétil para determinar (M = Mm ±ΔM).  Considerado a altura h, acima do nível de saída da rampa, foi determinado a energia potencial do projétil no instante em que o projétil é solto sobre a rampa. Os dados foram calculados e anotados na tabela abaixo.

Posição	Altura (H + h)	U ±ΔU
1	0,9300  ± 5x10-4m	1,018 ± 10-3 Kg m2/s2
2	1,0300 ± 5x10-4m	1,12 8 ± 10-3 Kg m2/s2
3	1,0800 ± 5x10-4m	1,18 3 ± 10-3 Kg m2/s2
4	1,1900 ± 5x10-4m	1,30 3 ± 10-3 Kg m2/s2

Tabela 03

Nota-se, pelo processo de conservação de energia mecânica (uma vez que a análise do

experimento levou em conta o desprezo das forças dissipativas) que a medida que o projétil percorre a rampa, sua energia potencial gravitacional vai sendo pouco a pouco convertida em energia cinética. Ao chegar no final da rampa de lançamento, a energia potencial que se encontrava “armazenada” na esfera é transformada quase que completamente em energia cinética, tomando como referência de altura a base da rampa.