O DEPARTAMENTO DE FÍSICA TEÓRICA E EXPERIMENTAL FÍSICA EXPERIMENTAL

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE[pic 1]

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA TEÓRICA E EXPERIMENTAL

FÍSICA EXPERIMENTAL I – FIS0315

Professor: Edimilson Félix da Silva                     Turma:08                        Semestre: 2021.1

Discente(s):______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Experimento – Lançamento de Projéteis

Objetivos:

Utilizar as equações de movimento em duas dimensões: lançamento horizontal;

Diferenciar as energias de translação e de rotação que ocorrem no rolamento da esfera na rampa;

Entender o conceito de modelo.

Material sugerido para a prática:

Planilha de dados eletrônica.

Fundamentação teórica:

1. Fundamentos da Física 1 - 8a ed, D. Halliday, R. Resnick and J. Walker. Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos Editora, 2009.
2. Física I – 12ª ed, Young e Freedman. São Paulo, Addison Wesley, 2008.
3. Curso de Física Básica – 4ª ed. H. Moyses Nussenzveig. São Paulo, Edgard Blücher, 2002.

Procedimento:

1. Nessa atividade vamos trabalhar com um conjunto de dados obtidos através de uma experiência de lançamento de projéteis. Analisaremos como as energias de translação e de rotação que ocorrem no rolamento da esfera, em uma rampa de lançamentos, impacta nos resultados do alcance. A representação gráfica desses modelos junto com os dados possibilita a escolha do melhor modelo.
2. Uma ilustração da estrutura utilizada é indicada na Figura 1.
3. Primeiramente, é medido a altura  da extremidade da rampa à bancada. [pic 2]

[pic 3]

Figura 1 – Esquema de montagem da rampa e realização das medidas.

1. Identifica-se a origem do lançamento horizontal, ponto , a partir do qual será medido o alcance horizontal da esfera quando ela é lançada.[pic 4]
2. Na rampa de lançamento são realizadas marcações que auxiliaram na medição da altura () em que a esfera é largada. [pic 5]
3. Para cada altura , a esfera é solta dez vezes de modo que ela caia na folha de carbono colocada sobre o papel branco fixado na mesa, deixando neste as marcas dos pontos de impacto.[pic 6]
4. As distâncias horizontais percorridas para cada altura  são identificadas pelo conjunto de pontos obtidos no papel branco. Em torno dos pontos é desenhado um círculo que deve conter aproximadamente 68 % dos dados.[pic 7]
5. O valor médio  é a medida do ponto  ao centro do círculo. A medida do raio do círculo representa o desvio padrão da média do alcance. A Figura 2, ilustra a explicação da obtenção do alcance médio e do desvio padrão da média.[pic 8][pic 9]

[pic 10]

Figura 2 – Leitura do alcance médio e do desvio padrão.

Atividade – Comparação entre os resultados experimentais com as previsões dos modelos teóricos que consideraram ou não o rolamento da esfera.

1. Escolha um conjunto de dados e compare estes resultados experimentais com as previsões dos modelos teóricos que consideraram ou não o rolamento da esfera. Calcule as previsões teóricas para as distâncias percorridas pela esfera para cada , segundo os dois modelos estudados anteriormente.[pic 11]

Tabela 1 - Comparação entres os valores obtidos experimentalmente e os valores para os alcances teóricos.

(cm)[pic 12]	[pic 13]
(cm)[pic 14]	[pic 15]	[pic 16]	[pic 17]	[pic 18]	[pic 19]
(cm)[pic 20]	[pic 21]	[pic 22]	[pic 23]	[pic 24]	[pic 25]
(cm)[pic 26]	[pic 27]	[pic 28]	[pic 29]	[pic 30]	[pic 31]
(cm)[pic 32]	[pic 33]	[pic 34]	[pic 35]	[pic 36]	[pic 37]
[pic 38]	[pic 39]	[pic 40]	[pic 41]	[pic 42]	[pic 43]

Resposta: Para o preenchimento da tabela, utilizamos os dados do Conjunto 1, fornecido pelo professor, que continham os valores experimentais para  (cm) e . [pic 44][pic 45]

Para o cálculo de Asr utilizamos a fórmula; 

                                                                                            Equação I[pic 46]

Que foi executada no Excel para chegar ao resultado desejado, através dos dados fornecidos.

No momento inicial, a energia cinética é zero porque a esfera está em repouso, mas como ela se encontra a uma certa altura em relação a origem, terá uma energia potencial gravitacional que será um valor proporcional a essa distância.

Dada uma altura y, precisamos conhecer a velocidade e o tempo entre os momentos em que a esfera percorre o trilho e depois da extremidade do trilho até o pouso, podemos determinar o alcance sem rolamento;  (1). [pic 47]