O MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO

[pic 1]

 UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRO DE CIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

LABORATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL PARA ENGENHARIA

SEMESTRE 2020.1

PRÁTICA 04 – MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO

ALUNO: JOÃO VÍTOR MONTEIRO DE PAULO

MATRÍCULA: 499575

CURSO: ENGENHARIA CIVIL

TURMA: 01

PROFESSOR: FERNANADO OLIVEIRA

DATA E HORA DA REALIZAÇÃO DA PRÁTICA: 17/08/2020 ÀS 08:00 h

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.

MATERIAL

• Cronômetro;
• Fita métrica.

INTRODUÇÃO

O problema do movimento vem promovendo intensas discussões filosóficas e científicas desde a antiguidade clássica. O que hoje é definido pelas modernas concepções da mecânica racional, de Newton, foi primeiramente estudado por Aristóteles a partir do século IV a.C. A construção do conceito de movimento, até a sofisticada forma que se tem atualmente, se deu pelo desenvolvimento e evolução de várias correntes de pensamento, a serem analisadas partindo de seus pontos concordantes e discordantes (REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE FÍSICA).

        Os filósofos jônicos, posteriormente denominados de físicos, foram os primeiros a idealizar o movimento como primordial ao cosmos. Passando do período arcaico da Grécia para a época pré-socrática, Heráclito defendia a ideia do movimento ininterrupto do universo, já Thales, Anaximandro e Anaxímenes, concordavam que o início da evolução cósmica dependia dele. Em contrapartida, Parmênides defende que “a verdade autentica é una e imutável”, sustentando a ideia de imutabilidade dos seres (OS PRÉ-SOCRÁTICOS).

        Aristóteles foi o primeiro a encarar o problema do movimento com todo o rigor, sendo o pioneiro ao analisa-lo cientificamente. Ele introduz a noção de sistema isolado, destacando os elementos básicos para a observação do movimento, sendo eles o corpo, o meio material que ele percorre e o motor que provoca o movimento, e analisa visualmente os acontecimentos no decorrer do experimento. O trabalho de Aristóteles expõe uma excepcional análise lógica e apresenta pela primeira vez um estudo científico a cerca do movimento, mesmo tendo suas ideias contestadas posteriormente (ARISTÓTELES).

        O que antes era debatido entre filósofos, atualmente é o objeto de estudo da cinemática. Os físicos desenvolveram uma definição bastante restrita para conceituar o que se entende por movimento, sendo “a variação em função do tempo, da posição de um corpo em relação a outro corpo que serve de referência”. Contudo, para que se possa descrever a cinemática de um movimento de corpos através de proposições, representações ou modelos matemáticos, é necessário que se entenda sobre os conceitos básicos de posição, corpo e corpo de referência, como também os de distância percorrida, deslocamento, velocidade, trajetória, aceleração, tempo e referencial (UM ESTUDO DE CINEMÁTICA).

        O movimento pode ser classificado a partir da influência da aceleração sob o móvel. Se ela tiver módulo nulo, o corpo move-se com velocidade constante, podendo descrever um Movimento Retilíneo Uniforme (MRU), o mais simples e menos frequente presente na natureza. Quando a aceleração tem módulo diferente de zero, a velocidade do móvel aumenta, ou diminui, na mesma intensidade em intervalos de tempo iguais, caracterizando um Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV), um dos mais frequentes na natureza e foco de estudo deste trabalho (FUNDAMENTOS DE FÍSICA).[pic 2]

        

        Figura 01: Representação de um MRUV. Fonte: UM ESTUDO DE CINEMÁTICA

        A figura 01 demonstra o MRUV de um carro no decorrer de uma trajetória. Sua aceleração em qualquer instante de tempo pode ser definida a partir da aceleração média ao longo do movimento, considerando  = 0 se obtém a equação 1, que demonstra que a velocidade (v) varia linearmente com o tempo (t), para valores de  e  constantes. [pic 3][pic 4][pic 5]

[pic 6]

        Equação 01

        A posição (x) de um ponto material ao longo de um MRUV é definido pela equação 02, que demonstra que ‘x’ varia com o quadrado do tempo. Por relacionar o espaço ocupado pelo móvel a cada instante de tempo é conhecida como função horária do movimento.[pic 7]

                

Equação 02

        Combinando as equações 01 e 02, se obtém uma expressão que não depende da variável do tempo (t), equação 03, conhecida como “equação de Torricelli”.[pic 8]

Equação 03

PROCEDIMENTO

Devido a pandemia do novo corona vírus as aulas presenciais da disciplina de Física Experimental Para Engenharia, assim como todas as outras, foram proibidas, sendo adotado a partir de então um método de educação à distância. Por tal motivo, as atividades práticas das aulas tiveram que sofrer algumas alterações para se adequarem ao novo modelo de ensino adotado, sendo os experimentos executados e gravados pela equipe do Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará (UFC), e disponibilizados por meio de plataformas digitais para que os alunos possam analisá-los.

Com esse novo método de ensino o primeiro passo que adotei consistiu no aprofundamento teórico a respeito do Movimento Retilíneo Uniformemente Variado, a fim de que a análise/realização da prática pudesse ocorrer da melhor forma possível. Mesmo sendo uma temática bastante recorrente no ensino médio, sua revisão permitiu que os conceitos de movimento, velocidade, aceleração, trajetória e referencial, assim como as equações básicas para a análise de um MRUV pudessem ser relembrados.

 O experimento como um todo consiste basicamente na análise de um corpo que descreve um MRUV, ao longo de uma trajetória. Dando início ao procedimento é solicitado que se determine os instantes que o corpo atinge as posições x de 10 cm, 20 cm, 30 cm, 50 cm, 70 cm, 90 cm, 110 cm e 150 cm em seu percurso, realizando três medições para cada localização, e posteriormente, que se defina o tempo médio do movimento para cada deslocamento, a partir da média aritmética dos valores a serem obtidos experimentalmente.