O Laboratório de Física

Laboratório 01

Movimentos Retilíneos

Universidade Federal de Itajubá – IFQ

Resumo. O experimento realizado consiste em um móvel que desliza sobre um trilho de ar milimetrado com um sistema de bombeamento de ar na sua superfície, o qual diminui significamente o atrito. No primeiro experimento o móvel é lançado com uma velocidade inicial diferente de zero e se mantém a uma velocidade constante durante todo o trilho na horizontal. No segundo experimento o trilho de ar fica inclinado, desse modo a aceleração da gravidade influencia o movimento. O móvel é abandonado com velocidade inicial também diferente de zero e acelera durante o percurso. Dessa forma, verifica-se que o primeiro experimento se trata de um movimento retilíneo uniforme e o segundo, por sua vez, trata-se de um movimento retilíneo uniformemente variado. Dessa forma o experimento terá como resultado final uma melhor compreensão sobre a cinética e análise de gráficos formados a partir dos dados coletados.

1. INTRODUÇÃO

“Um dos objetivos da física é estudar o movimento dos objetos: a rapidez com que se movem, por exemplo, ou a distância que percorrem em um dado intervalo de tempo”. (HALLIDAY,2016,p.13). Entendendo este conceito, foca-se aqui no estudo de dois tipos específicos de movimento: o retilíneo uniforme (MRU) e o retilíneo uniformemente variado (MRUV). O primeiro, caracterizado pela ausência de aceleração, apresenta velocidade constante. Já o segundo, caracterizado pela presença da aceleração, apresenta velocidade variável[1].

Este laboratório foi realizado a fim de analisar de forma prática o comportamento de um corpo em MRU e MRUV. Ou seja, como este se comporta quando está, ou não, sob efeito de uma força geradora de aceleração.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

Para a completa execução da prática, foram utilizados os materiais e equipamentos a seguir descritos:

2.1 Materiais

Para a realização do experimento proposto foi necessária a utilização de:

─ Trilho de ar metálico de 2 metros de comprimento;

─ Compressor de ar;

─ Carrinho metálico para o trilho;

─ Cronômetro Multifuncional digital, com aquisição de dados;

- Modelo: EQ 22BA – Cronômetro Digital

- Fabricante: CIDEPE

- Ponto zero: 0,000000 s

- Fundo de escala: 99,999950 s

- Precisão: 0,000000 s

- Erro: 0,000005 s

- Faixa dinâmica: 0,000000 – 99,999950 s

- Unidade: segundos

─ Cinco sensores ópticos de passagem com suportes;

─ Calço de madeira;

─ Paquímetro.

- Ponto zero: 0,0 mm

- Fundo de escala: 200 mm

- Precisão: 0,02 mm

- Erro: 0,02 mm

- Faixa dinâmica: 0,00 a 200 mm

- Unidade: mm

─ Folha de dados;

─ Computador;

─ Software SciDAVis;

Vale destacar que o trilho de ar é usado para que o carrinho não esteja em contato direto com a superfície, mas se mova através de uma camada de ar que diminui consideravelmente o atrito.

Figuras 1 e 2- Aparato do experimento

2.2 Modelo Metodológico

Na realização do experimento, os sensores ópticos foram posicionados ao longo do trilho de ar metálico nas posições 20, 60, 100, 140 e 180 cm.

Em um primeiro momento, depois do alinhamento do trilho, o compressor de ar foi ligado e o cronômetro ativado. O carrinho foi impulsionado e os tempos obtidos da sua passagem por cada sensor foram registrados no cronômetro. Esse procedimento foi feito 5 vezes e os dados estão descritos na Tabela 1.

Depois disso, o calço de madeira foi posicionado sobre o pé simples do trilho de ar metálico, e devido a inclinação gerada, os sensores foram reposicionados nas marcações já citadas. Dessa vez o carrinho foi simplesmente solto de forma que a única aceleração que atuou sobre ele foi a da gravidade. Esse segundo procedimento também foi repetido 5 vezes e os dados estão descritos na Tabela 2.

2.3 Obtenção dos Dados

As medidas primárias foram obtidas experimentalmente, através dos tempos registrados pelo cronômetro digital e as posições dos sensores ópticos. Para as duas partes do experimento, com o trilho nivelado e inclinado, foram calculadas as medidas secundárias, que correspondem ao tempo médio e a velocidade média de cada intervalo, que estão representadas nas Tabelas de 1 a 3.

Tabela 1- Tempos obtidos dos 5 primeiros ensaios

Posição ±3 (mm) T01 ±0,00005 (s) T02 ±0,00005 (s) T03 ±0,00005 (s) T04 ±0,00005 (s) T05 ±0,00005 (s) Tmédio

±0,000111

(s)

200 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

600 0,93400 0,88900 0,90740 0,88535 0,87375 0,89790

1000 1,84005 1,75475 1,78860 1,74690 1,72395 1,77085

1400 2,75825 2,63400 2,62275 2,62210 2,58765 2,64495

1800 3,69165 3,52820 3,59210 3,61135 3,46400 3,57746

Fonte: LDF7-UNIFEI, 2018