Relatório de Física Experimental MRUV

PUC- PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA                           - CAMPUS POÇOS DE CALDAS – MG -[pic 1]

LABORATÓRIO DE FÍSICA I

Engenharia Civil:

Atividade 5:

Movimento Retilíneo Uniformemente Variado

ALUNOS:

Danielly Morais Vilela

Ronaldo Aparecido da Silva

Adilson Garcia de Oliveira

Débora Custódio Carvalho

Giovani Martins de Lima

Prof. João Sérgio Fossa

-2017-

 Objetivo

        O objetivo da realização desta atividade é estudar, na prática, o Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV), através do movimento em trajetória retilínea e aceleração constante de um carrinho, podendo assim representar graficamente a sua posição e velocidade, em função do tempo, e posteriormente determinar a função horária para a posição e velocidade do mesmo, e também o ângulo de inclinação pelo qual ele foi submetido por meio de um desnível no trilho de ar.

 Introdução

        No caso abordado, dentro de um experimento que visa estudar o tempo (t) que um carrinho, exposto a certa inclinação, gasta para se movimentar em determinadas e conhecidas posições (s), é possível medir vários intervalos de tempo (dt) através da passagem desse objeto entre dois pontos (sensores) conhecidos, podendo através da coleta dessas informações determinarem equações que envolvem esse contexto, como a do espaço (s) em função do tempo (t), e da velocidade (v) em função do tempo (t), e suas respectivas representações gráficas.

Ao tratar sobre o Movimento Uniformemente Variado é importante que sejam apresentadas suas duas características principais, que começam pelo fato deste possuir aceleração constante e diferente de zero para qualquer intervalo de tempo, e também velocidade variável, que pode aumentar ou diminuir, e que apresentam em intervalos de tempos iguais, variações de velocidade iguais. Quando a velocidade de uma partícula varia, entende-se que a mesma sofreu uma aceleração ou foi acelerada, ou seja, a aceleração de uma partícula em qualquer instante é a taxa pela qual a velocidade está variando nesse instante.

Dentro do Movimento Uniformemente Variado, existem algumas equações que são consideradas como sendo básicas em um movimento com aceleração constante. No caso, utiliza-se como equação horária do espaço, no Movimento Uniformemente Variado, a seguinte expressão:

                                                S=S0+V0t+at²/2                               (1)

Tem-se também a equação horária da velocidade, conhecida como:  

 

                                                V=V0+at                                          (2)

        A aceleração de um corpo tem a direção e o sentido da força externa resultante que atua sobre ele. Ela é proporcional à força externa resultante . A força resultante atuante sob um corpo é o vetor soma de todas as forças atuantes sobre ele (TIPLER, 2006). Com esse conceito é definida a Segunda lei de Newton, que possui uma equação clássica, capaz de explicar que a força que atua sobre um corpo é proporcional ao produto da massa pela aceleração por ele adquirida.[pic 2]

                                F = m.a                                          (3)

No caso de um corpo qualquer, como um carrinho de ar, colocado sobre um plano com uma inclinação Ө desconhecida, ao ser solto atuará sobre ele uma força resultante Fr. Porém, essa força é igual a força peso P do qual ele estará exposto. Sendo mais específico, utilizando a decomposição vetorial, esta força será igual a decomposição da força peso P exercida sobre esse objeto, considerando o ângulo de inclinação, ou seja, eliminando a componente Py com a força normal N, que são iguais, restará como sendo igual a força resultante, a componente Px.[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

Figura 1 – Representação das forças atuantes em um corpo colocado sobre um plano com uma inclinação Ө desconhecida.

[pic 9]

Por isso:

Fr = Px                   (4)

Dessa relação, após decompor a fórmula (8), pode-se obter a seguinte expressão, que é a equação utilizada para descobrir o ângulo de inclinação do qual um objeto, no caso o carrinho, foi exposto. Considerando g = 9,8m/s²:

                                      arcsenӨ = a/g        (5)

        

 Materiais

         Para a realização do experimento para estudo do movimento retilíneo uniformemente variado, foi necessária a utilização de um trilho de ar com carrinho, dois cronômetros digitais acionado por fotosensorese um microcomputador com o software ORIGIN® 6.0.

 Procedimento Experimental

        Primeiramente o experimento foi montado, garantindo um desnível no trilho que possibilite o deslocamento do carrinho.

Figura 1 - Montagem experimental para estudo do movimento retilíneo uniformemente variado.

[pic 10]

Fonte: (FOSSA, 2017)

Em seguida, foi posicionado 9 sensores ajustado de acordo com uma fita métrica fixada no trilho de ar, o sensor 1 ficou na posição de 24 cm; o sensor 2 ficou a 35 cm; o sensor 3 ficou na posição 45cm;  sensor 4 ficou na posição 55 cm; o sensor 4 ficou na posição 67 cm; o sensor 7 ficou na posição 91cm; o sensor 8 ficou na posição 103 cm e o sensor 9 na posição 115 cm, feito isso o carrinho foi liberado, com o cronômetro sendo disparado após o carrinho passar pelo sensor 1, o cronometro registrou a medida cada vez que o carrinho passava pelos sensores até passar  pelo último. Feito isso, utilizamos os valores de tempo encontrados assim como as posições utilizadas para construir o gráfico do movimento do carrinho através do software ORIGIN® onde foi possível encontrar a equação da reta desse movimento, assim como seus parâmetros, os erros experimentais e o coeficiente de correlação.