А quantidade de movimento linear (horizontal) de uma esfera num lançamento horizontal

UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA

CENTRO DE CIENCIA E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

GUSTAVO LIMA

A QUANTIDADE DE MOVIMENTO LINEAR (HORIZONTAL) DE UMA ESFERA NUM LANÇAMENTO HORIZONTAL

FISICA EXPERIEMNTAL I

Prof. Dr. Roberto

BOA VISTA-RR

DEZEMBRO DE 2013

INTRODUÇÃO

Neste experimento, o nosso principal objetivo foi determinar a quantidade de movimento linear, horizontal, de lançamento de um projétil através do princípio da decomposição dos movimentos horizontal e vertical, levando em conta apenas o horizontal, considerando, para tal, o sistema que utilizamos como isolado - livre da influência de quaisquer forças externas que existem e que atuam nesse sistema de forma a dissipar parte da sua energia. Após efetuarmos os cálculos teóricos considerando essa situação como ideal, onde a energia total do sistema se mantém constante, confrontamos e comparamos esses resultados com aqueles que obtivemos através de uma observação mais realista dos dados experimentais.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Como sabemos, o movimento bidimensional parabólico do lançamento de um projétil pode ser decomposto em dois movimentos retilíneos, a saber: movimento retilíneo e uniforme (na horizontal) e movimento retilíneo uniformemente acelerado (na vertical).

Nesta atividade o móvel executará um movimento de queda real (contudo, utilizaremos as leis da queda livre).

A resistência do ar não será considerada devido à baixa velocidade, curtas distâncias envolvidas e massas de pequenas dimensões envolvidas.

Sendo m a massa em repouso da esfera que sofrerá o choque, e F uma força resultante que atuará sobre a mesma num intervalo de tempo extremamente pequeno t, teremos:

F = m.a = m ( v / t ), : m. v = F . t

Como produto F . t , denominado impulsão e simbolizado por I, deve ter um t muito pequeno, implica que as forças impulsivas podem assumir valores extremamente grandes, em confronto com as forças que normalmente operamos.

Observe que: I = m . v = m . vf – m . vi

Como o produto m . v é denominado por quantidade de movimento linear e é representado por p, temos:

Impulsão = variação da quantidade de movimento; ou seja: I = pf - pi

OBJETIVOS GERAIS

Identificar a proporcionalidade do deslocamento horizontal x, de uma esfera em lançamento, com a componente horizontal Vx, de sua velocidade linear;

Reconhecer a característica vetorial da quantidade de movimento linear P;

Relacionar a altura h, entre o ponto de partida e o ponto de saída da rampa, com o módulo do vetor Px, quantidade de movimento horizontal da esfera;

Determinar a quantidade de movimento horizontal Px, da esfera em lançamento, e verificar a sua conservação.

MATERIAL NECESSÁRIO

01 Rampa principal, sustentação regulável para apoio da esfera alvo e suporte com espera para os acessórios;

01 Conjunto de sustentação com escala linear milimetrada, haste e sapatas niveladoras amortecedoras;

01 Fio de prumo com engate rápido;

01 Esfera metálica de lançamento;

02 folhas de papel carbono;

02 folhas de papel seda tamanho ofício;

10cm de fita adesiva;

01 lápis;

01 régua milimetrada;

01 compasso.

MONTAGEM DO EXPERIMENTO

Neste experimento, é de suma importância o nivelamento horizontal da base da rampa para garantir a ausência da componente vertical da velocidade, no momento de lançamento da esfera.

PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

1. Anotou-se o valor da massa da esfera metálica que será utilizada: mm = 0,163kg

Foi assinalado sobre a rampa um ponto a uma altura h = 60 mm de sua base inferior e denominou-se de ponto A.

2. Determinou-se a altura h’’ que a esfera voou quando abandonou a rampa de lançamento.

h’’ = 0,215m

3. Abandonou-se a esfera metálica no ponto A e assinalou-se, com o nº 1, a marca provocada pelo impacto com a folha de papel.

Foram refeitos novos lançamentos num total de 5, assinalando cada marca com seu respectivo número identificador.

Com o uso do compasso, foi desenhado o menor círculo que contivesse no seu interior as marcas assinaladas de um a cinco, identificando o seu centro com a letra xc.

Qual o significado físico do raio do menor círculo que contém os pontos de impacto dos diferentes lançamentos? E a medida desseraio?

Esse raio significa o erro médio dos lançamentos que deve ser menor que 10 mm.

4. Traçou-se o vetor cuja origem está em “x0” e a extremidade em “xc”. Qual a sua interpretação física?