O ESTUDO DOS MOVIMENTOS USANDO O TRILHO DE AR

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Antônio Tiago Fonsêca da Silva

Jaerge de Sousa Gomes Marques

ESTUDO DOS MOVIMENTOS USANDO O TRILHO DE AR

 

Relatório referente à pratica experimental realizada na disciplina de Física Experimental no curso de Engenharia Ambiental.

Professor Dr. Sandro Vagner de Lima

Crateús – Ceará

12 de Outubro de 2017

1. OBJETIVOS  

O experimento tem como principal objetivo a determinação do módulo da velocidade escalar e, por conseguinte rever os conceitos básicos de movimentos unidimensionais, tais como; posição e velocidade, obtendo assim, a dependência da posição em função do tempo dos movimentos MRU.

Após o experimento, teremos condições de; reconhecer o Movimento Retilíneo Uniforme e, o Movimento Retilíneo Uniformemente Variado, por meio do estudo de suas características e de suas equações matemáticas.

Determinar a velocidade média de um móvel através de medições de deslocamento e intervalo de tempo.

Compreender o funcionamento de um trilho de ar acoplado com carrinho.

Construir o gráfico posição vs tempo para o MRU; verificar se a relação é satisfeita e obter o valor da velocidade a partir do gráfico.

        Construir o gráfico posição vs (tempo²) para o MRUV, interpretá-lo e obter o valor da aceleração.

Construir o gráfico velocidade vs tempo para o MRUV, interpretá-lo e obter o valor da aceleração e do deslocamento a partir do gráfico.

2. INTRODUÇÃO

Na natureza podemos observar que tudo nela se move, não só os animais que geram seus próprios movimentos, mas também os vegetais e minerais movidos pelo vento e água, as folhas e os galhos das árvores, as pedras que rolam nos leitos dos rios, os grãos de areia nos desertos e praias (TISCHLER, 2010). Define-se movimento como sendo a mudança da posição de um corpo em relação a um determinado referencial.

O conceito de movimento, bem como a sua análise é indispensavelmente importantíssima para a ciência. Principalmente para a física, o ideal é compreender o movimento em si. A parte da física que estuda o movimento é chamada de Cinemática.

O presente relatório visa como objetivo explanar sobre um experimento realizado em laboratório utilizando um aparelho conhecido como “trilho de ar”, onde tal experimento buscava compreender os fenômenos de velocidade média, aceleração e energia em um sistema sem atrito.

Na nossa realidade muito se pauta sobre energia e fontes energéticas. Sem elas não viveríamos, num mundo onde a tecnologia é tão avançada.

Mesmo sendo de fundamental importância em nossas vidas, mal sabemos a definição de energia, simplesmente a aceitamos.

Existem diversos tipos, mas aqui estudaremos apenas a cinética e a potencial.

Nesta prática experimental serão investigados tipos de movimento unidimensionais de corpos com o uso do trilho de ar. Que foi projetado para minimizar as forças de atrito, fazendo com que um corpo se desloque sobre uma camada de ar, o que elimina o contato direto entre a superfície do trilho e superfície do corpo.

 O sistema é construído de modo que ao longo de toda extensão do trilho existam pequenos orifícios que são responsáveis pela saída de ar proveniente do compressor de ar, que mantem o corpo “flutuando” por consequência da camada de ar desprezando o atrito existente.

No experimento foi analisado o movimento de um corpo sob uma superfície sem atrito e sob a ação de forças constantes.

No primeiro instante tínhamos um carrinho deslizando se o atrito sob um trilho com a força constante sendo necessário calcular a sua aceleração.

3. MATERIAIS E MÉTODOS

3.2 Material necessário:

•   Trilho de ar
• Cronômetro digital
• Carrinho
• Régua
• Eletroímã
• Chave liga desliga
• Sensores fotoelétricos
• Polia
• Fio de massa desprezível
• Fonte de fluxo de ar e mangueira
• Carrinho e acessórios
• Massa Acoplável

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3.3 Métodos: 

1.   Colocar o Eletroímã no extremo do trilho e fazer um ajuste para que o carrinho fique com uma posição inicial igual a 101,5 cm.
2. Ligar e zerar os cronômetros
3. Posicionar o carrinho do trilho com o gerador de fluxo de ar antes de posicionar os sensores
4. A distância entre os sensores representa o deslocamento do carrinho
5. Posicionar a massa no fio da extremidade e fazer o teste, sucessivamente até o quinto
6. Desligar o eletroímã liberando o carrinho e anotar o tempo indicado pelo cronômetro.
7. Repetir os passos colhendo três valores de tempo para o mesmo deslocamento, anotando na tabela e calcular o tempo médio.
8. Os dados foram anotados colhidos foram anotados e os cálculos foram feitos de acordo com as equações contidas no próximo tópico desse relatório

4. Resultados e Discursão

4.1. Resultados

Durante a realização do experimento, foram-se observados e registrados dados como: variação do espaço percorrido (Δx) e o tempo gasto no percurso em questão, obtendo assim medidas de tal forma que, nos permitiu determinar o tempo médio (tm), a velocidade média (Vm) e aceleração do carrinho no decorrer do experimento.

A tabela apresenta os dados coletados no experimento alusivo ao Movimento Uniforme.

Movimento Unilateral	Medidas	Tempo (X)	Posição (Y)	Desvio Padrão (σtm)
1	0	101,5	0,00
2	0,56	85	0,02
3	1,02	70	0,04
4	1,48	55,5	0,06
5	2,00	39	0,08

A seguinte tabela comporta os dados referentes ao experimento agora considerando a variação na velocidade (MRUV).

Movimento uniformemente acelerado	Medidas	Tempo (X)	Posição (Y)	Desvio Padrão (σtm)
1	0	101,5	0,00
2	0,42	85	0,01
3	0,65	70	0,02
4	0,84	55,5	0,03
5	1,00	39	0,02

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Gráfico 1: Referente ao experimento da tabela 1.

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Gráfico 2: Referente ao experimento da tabela 2.

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Gráfico 3: Dados Referentes a posição em centímetros e tempo ao quadrado