Relatório de Fisicas Experimental

Relatório Experimental 3

Velocidade de lançamento do carrinho

Discente(s): André Luiz da Silva Conde

Breno Mazzali Medeiros Tomazelli Vinicius de Souza Santos

Docente: Esp Altemir A. Pereira Jr.

Birigui 2021

Resumo

O presente experimento se baseia na análise de um carrinho de 500g, analisando sua velocidade em relação a contração de sua mola interna e o peso que era acrescido em seu corpo, sendo esses, barras de 250g cada. O carrinho foi lançado 6 vezes, sendo que em cada uma, um aspecto, seja seu peso e/ou a contração de sua mola interna. Ao final do experimento, foi constatado que, com o aumento da compressão da mola, a velocidade do carrinho aumenta, entretanto, quando a carga do carrinho foi incrementada, ocorreu um decréscimo na velocidade. Assim, foi possível concluir que, como a fórmula da energia mecânica nos apresenta, a velocidade e a energia potencial elástica são diretamente proporcionais, assim sendo, quanto maior a energia potencial do carrinho -quanto mais contraída é a mola- maior a velocidade que o carrinho poderá alcançar, todavia, a velocidade é inversamente proporcional à velocidade, dado esse fato, quanto maior for a carga do carrinho -seu peso-, menor é a velocidade que o carrinho poderá atingir.

1. Introdução

Desde os primeiros estudos sobre a mecânica dos corpos notou-se que na ausência de forças dissipativas em um sistema, a quantidade de energia não se altera, sendo este o princípio da conservação de energia mecânica. A exemplo, um pêndulo em movimento que se encontre livre de forças como atrito e arrasto, permanecerá em movimento, portanto ao considerar essas outras forças nota-se que a energia será dissipada de outras formas, como energia térmica, vibrações, etc(HELERBROCK).

A energia mecânica de um sistema, trata-se da soma da energia cinética com as energias potenciais que atuam nele como a energia potencial elástica. Neste experimento considera-se que a energia mecânica dissipada por outras forças é desprezível, portanto considera-se a equação abaixo:

𝐸𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎 = 𝐸𝑐𝑖𝑛𝑒𝑡𝑖𝑐𝑎(Equação I)

A partir da Equação I, pode-se deduzir, usando as fórmulas da energia potencial elástica e da energia cinética, temos que:

2 2

𝑘𝑥 = 𝑚𝑣 (Equação II)

2 2

Onde k representa a constante elástica, x a deformação sofrida pela mola, m a massa do objeto e v a velocidade.

Simplificando a Equação II multiplicando ambos os lados da igualdade por 2, obtemos:

2 2

𝑘𝑥 = 𝑚𝑣 (Equação III)

Isolando a velocidade na Equação III, obtém-se que a velocidade é proporcional a deformação da mola e inversamente proporcional a massa do objeto, como descrito abaixo:

𝑣 = 𝑥 𝑘 (Equação IV)

Assim podemos concluir que a velocidade de um carrinho lançado por uma mola será proporcional a deformação da mola, quanto maior a compressão da mola, maior será a velocidade do carrinho, e quanto maior for a carga dele menor será a velocidade.

Figura 1: Carrinho sendo lançado com a energia potencial elástica transformada em energia cinética através da deformação da mola.

Para a velocidade do carrinho utiliza-se a equação da velocidade descrita abaixo:

𝑑𝑠 (Equação V)

𝑑𝑡

2. Objetivos

Neste experimento, buscamos demonstrar qualitativamente que o carro do êmbolo depende de sua massa e da força de compressão inicial da mola no êmbolo.

3. Procedimento experimental

3.1. Materiais utilizados

● Carrinho com mola e gatilho PASCO;

● Quatro Massas de carrinho PASCO de 250g cada;

● Cronômetro;

● Trilho graduado PASCO;

● Smartphone com APP Angle Meter;

● Clamp start end para o trilho.

3.2. Montagem e descrição experimental.

Para realizar esse experimento inicialmente nivelamos a pista, utilizando os trilhos graduados, e instalamos os Clamps de início e fim de pista, medimos a distância entre o início e fim da pista, gatilho da mola na posição de menor deformação e realizamos 6 lançamentos utilizando o cronômetro para anotar o tempo usado para o carrinho percorrer a pista, e através da Equação V, calculamos a velocidade.

Posteriormente repetimos 6 lançamentos com o gatilho da mola posicionado na segunda posição, anotando seus respectivos tempos, e refazemos com a mola na última posição, anotando seus respectivos tempos.

Com os tempos para o carrinho