O experimento realizado buscou mensurar dados com distâncias e tempos pré-determinados

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Brenda Sambulski; Diego Wzorek; Evandro Divensi; Fábio Schultz; Herlon Hoffmann; Leandro Witter

Faculdade Educacional Araucária

RESUMO

O experimento realizado buscou mensurar dados com distâncias e tempos pré-determinados para Xo (m) 0,0000 e 0,1000, 0,2000 e 0,3000 para Xf (m) (segundas distâncias). Com os valores anotados e, posteriormente calculados o t(s) médio (tempo médio em segundos) e a V (m/s) (velocidade média em metros por segundo), iniciou-se a análise e cálculo dos coeficientes linear e angular para montagem da equação do movimento. Aplicando os dados no gráfico elaborado e baseando-se no referencial teórico exposto, podem-se observar os importantes conceitos e aspectos relacionados com a 1ª Lei de Newton e a MRU.

Palavras chave: coeficiente angular, coeficiente linear, MRU, velocidade.

1. INTRODUÇÃO

Esse experimento tem como objetivo observar e analisar um corpo em movimento, por meio medidas de tempo, conforme os conceitos relacionados aos tipos de movimento, nesse caso, o MRU (Movimento Retilíneo Uniforme).

“Um dos propósitos do MRU é estudar o movimento dos objetos: a rapidez com que se movem, por exemplo, ou a distância percorrida em um dado intervalo de tempo.” (HALLIDAY, RESNICK e WALKER, 2008, p. 15).

Buscou-se verificar se as condições de laboratório poderiam comprovar a velocidade constante da esfera metálica em inércia, por meio das medições efetuadas no equipamento de medição de MRU.

Neste trabalho a seguir pode-se verificar e analisar as condições do experimento e seus resultados, relacionando estes com os conhecimentos de física propostos, por meio do conteúdo e da conclusão expostos.

2. DESENVOLVIMENTO

Após dirigirem-se ao laboratório nas dependências da FACEAR, os alunos orientados pela professora Marcia Manfra realizaram a montagem do equipamento e, em seguida, posicionou-se o primeiro sensor na posição Xo (m) = 0,0000m e o segundo sensor na posição Xf (m) = 0,1000m, conforme mostrado na figura 1:

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FIGURA 1 – EQUIPAMENTO MRU

FONTE: OS AUTORES (2015)

Para dar início ao experimento, fixou-se a esfera no eletroímã - “figura 1” - e, na sequência, foi desligado o eletroímã, por meio da chave liga-desliga, conforme mostra a “figura 2”:

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FIGURA 2 – CRONÔMETRO DIGITAL COM CHAVE LIGA - DESLIGA

FONTE: OS AUTORES (2015)

Com a liberação da esfera metálica, foram colhidos os tempos de deslocamentos, por meio do cronômetro digital - “figura 2” - preenchendo a “tabela 1” (constante nos “Resultados obtidos”), levando em conta três medições de tempo: t1 (s), t2 (s) e t3 (s).

O mesmo procedimento foi efetuado por mais duas vezes para Xf (m) 0,2000 e para Xf (m) 0,3000.

“Para descrever o movimento de uma partícula precisamos ser capazes de descrever a posição da partícula e como esta posição varia enquanto a partícula se move.” (MOSCA e TIPLER, 2012, p. 28).

Após a coleta de dados, calculou-se o tm(s) (tempo médio em segundos) e a V(m/s) (velocidade média em metros por segundo) para cada Xf (m) aferido.

Com a tabela preenchida de forma correta, iniciou-se o desenvolvimento e a análise dos dados coletados.

Conforme Halliday, Resnick e Walker (2008), ao determinar sua posição em relação a um ponto de referência, frequentemente, a origem ou ponto zero de eixo X, a mudança de uma posição X1 para uma posição X2 é associada a um deslocamento ΔX dado por:

Δ[pic 4][pic 5]= [pic 6][pic 7]2-[pic 8][pic 9]1                                                      (1)

 No caso demonstrado, o símbolo Δ, a letra grega delta maiúscula, é usada para representar uma variação de uma grandeza e corresponde à diferença entre o valor final e o valor inicial.

A velocidade média é dada pela posição x em função do tempo (t). É a razão entre o deslocamento Δx e o intervalo de tempo Δt, durante o qual esse deslocamento ocorre, conforme equação 2:

[pic 10][pic 11]     (2)

A notação significa que a posição é x1 no instante t1 e x2 no instante t2. A unidade de velocidade média adotada, no sistema internacional de unidades (SI), é o metro por segundo (m/s).

Em relação aos conceitos necessários para análise do experimento, deve-se citar a primeira lei de Newton que diz respeito aos corpos em repouso e aos corpos com velocidade constante (MRU). 

A primeira Lei de Newton

Conforme observado dentro do experimento, não é necessário que exista uma força para manter o corpo lançado (nesse caso uma esfera metálica) em velocidade constante.

(HALLIDAY, RESNICK e WALKER, 2008, p. 96) Antes de Newton formular sua mecânica, pensava-se que uma certa influência, “uma força”, era necessária para manter um corpo em movimento com velocidade constante, e que um corpo está em seu “estado natural” apenas quando se encontrava em repouso. Para que um corpo se movesse com velocidade constante tinha que ser impulsionado de alguma forma, puxando ou empurrando; se não fosse assim, pararia naturalmente.

Dessa forma, corroborando a ideia de estado de repouso e de movimento dos corpos, por meio de observações científicas, podemos citar a primeira Lei de Newton, adotada como base no desenvolvimento e análise do experimento: “A partir dessas observações, podemos concluir que um corpo manterá seu estado de movimento com velocidade constante sem nenhuma força agir sobre ele, isso nos leva a primeira das três leis de Newton.” (HALLIDAY, RESNICK e WALKER, 2008, p. 96).

2.1 RESULTADOS OBTIDOS

Conforme a experiência realizada no laboratório para a coleta dos dados, houve variações consideráveis nas medições dos tempos, tendo como prováveis causas: o interruptor de desligamento do eletroímã que não era preciso (quando acionado, às vezes não liberava a esfera metálica), acerto manual e visual das distâncias e o deslizamento da esfera metálica pode não ter sido uniforme, devido a sujeiras no trilho ou orifícios de saídas do ar, assim ocorrendo atrito em relação ao trilho de deslizamento.