O LABORATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL PARA ENGENHARIA

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 UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRO DE CIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

LABORATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL PARA ENGENHARIA

SEMESTRE 2021.1

PRÁTICA 03 - MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO

ALUNO: GUSTAVO CÉSAR RODRIGUES TELES

MATRÍCULA: 512226

CURSO: ENGENHARIA DE PRODUÇÃO MECÂNICA

TURMA: 20A

PROFESSOR: LUCIANO VIEIRA DE AGUIAR

OBJETIVOS

• Determinar o deslocamento, a velocidade e a aceleração de um móvel com movimento retilíneo uniformemente variado.
• Representar graficamente a posição, a velocidade e a aceleração em função do tempo de um movimento retilíneo uniformemente variado.
• Representar graficamente a posição em função do tempo ao quadrado de um movimento retilíneo uniformemente variado.
• Verificar a influência da massa na aceleração do movimento de queda livre.

MATERIAL

• Link para a simulação Queda Livre: https://www.laboratoriovirtual.fisica.ufc.br/queda-livre.  

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INTRODUÇÃO

O Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV) ocorre quando um objeto se move em linha reta e a velocidade muda uniformemente durante o movimento, essa mudança de velocidade é sempre a mesma em intervalos de tempo iguais. A principal característica do MRUV é que conforme a velocidade muda, a aceleração ocorre ao longo da trajetória executada por um determinado corpo em movimento. A aceleração permanece constante, mas não zero. Como pode ser observado na Figura 1, a representação dada por gráfico da aceleração em relação ao tempo é uma função constante, com a reta acima do eixo das abscissas caso a aceleração seja positiva, e abaixo do eixo das abscissas caso a aceleração seja negativa.

Figura 1 – Gráficos aceleração versus tempo.

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Fonte:https://guiadoestudante.abril.com.br/curso-enem-play/movimento-retilineo-uniformemente-variado/. Acesso em 8 de jun. 2021.

É possível dividir o Movimento Retilíneo Uniformemente Variado em duas vertentes, o Movimento Acelerado e o Movimento Retardado. O Movimento Acelerado ocorre quando o sentido da aceleração é o mesmo sentido da velocidade. O Movimento Retardado ocorre quando o sentido da aceleração é contrário ao sentido da velocidade.

A velocidade de um corpo em MRUV varia com o tempo, cujos resultados podem ser encontrados com a função horária da velocidade: 

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 = Velocidade final em metros por segundo[pic 5]

 = Velocidade inicial em metros por segundo[pic 6]

 = Aceleração em metros por segundo ao quadrado[pic 7]

 = Tempo em segundos[pic 8]

Por se tratar de uma equação de primeiro grau, seu gráfico definirá de reta, como pode ser observado na Figura 2, sendo o primeiro gráfico um movimento com aceleração positiva e o segundo gráfico um movimento com aceleração negativa.

Figura 2 – Gráficos velocidade versus tempo.

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Fonte:https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/diagramahorariomuv.htm#:~:text=O%20gráfico%20da         %20velocidade%20em,ou%20desaceleração%20de%20módulo%20constante. Acesso em 8 de jun. 2021.

Para calcular o deslocamento do corpo é utilizada a função horária da posição, dada pela equação:

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 = Posição final em metros[pic 12]

 = Posição inicial em metros[pic 13]

 = Velocidade inicial em metros por segundo[pic 14]

 = Aceleração em metros por segundo ao quadrado[pic 15]

 = Tempo em segundos[pic 16]

Por se tratar de uma equação de segundo grau, seu gráfico definirá uma parábola, como pode ser observado na Figura 3, sendo o primeiro gráfico uma parábola com concavidade para cima, caracterizando uma aceleração positiva, e o segundo gráfico uma parábola com concavidade para baixo, caracterizando uma aceleração negativa.

Figura 3 – Gráficos posição versus tempo.

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Fonte:https://guiadoestudante.abril.com.br/curso-enem-play/movimento-retilineo-uniformemente-variado/. Acesso em 8 de jun. 2021.

Utilizando as duas equações citadas acima é possível chegar na Equação de Torriceli, equação que não depende da variável tempo, dada pela fórmula:

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Queda Livre, um movimento retilíneo uniformemente variado, consiste em um corpo ser abandonado a certa altura e, ao realizar isso, esse corpo ser acelerado verticalmente pela gravidade em direção ao solo, sendo desconsiderado a resistência do ar, fazendo com que o movimento não dependa da massa ou do formato do corpo.

A partir da função horária da velocidade, é possível calcular a velocidade de queda do corpo, onde a velocidade inicial será 0 e a aceleração envolvida será a força da gravidade, dada pela fórmula:

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 = Velocidade de queda em metros por segundo[pic 21]

 = Gravidade metros por segundo ao quadrado[pic 22]

= Tempo em segundos[pic 23]

 

A partir da função horária da posição, é possível calcular a altura que o objeto em queda livre percorreu, onde a velocidade e o espaço iniciar serão 0 e a aceleração envolvida será a força da gravidade, dada pela fórmula:

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 = Altura em metros[pic 25]

 = Gravidade metros por segundo ao quadrado[pic 26]

= Tempo em segundos[pic 27]

PROCEDIMENTO

Para a realização do experimento, eu utilizei o simulador virtual disponibilizado pelo professor, o qual pode ser encontrado em: https://www.laboratoriovirtual.fisica.ufc.br/queda-livre. Trata-se de um simulador de Queda Livre, o qual possui a vantagem de se poder escolher entre 3 massas diferentes para o corpo, três gravidades distintas e alturas de até 100 cm.