A Física Experimental para a Química

INSTITUTO LATINO-AMERICANO DE CIÊNCIAS DA VIDA E DA NATUREZA (ILACVN)[pic 1]

Curso: Química-Licenciatura Disciplina: Física Experimental para a Química

Professor: Rodrigo Santos da Lapa

RELATÓRIO DO EXPERIMENTO 2

“Pendulo balístico”

Alunos:        Aldo Sindulfo Barboza Valdez Déborah Beatriz Monteiro Mendes Eri Jhonson de Souza

Leandro da Silva Fonseca

Foz do Iguaçu, 3 de junho de 2022

INTRODUÇÃO

De acordo com a primeira Lei de Newton (lei da inércia), a velocidade de um corpo em movimento e sua direção permanecem constantes se nenhuma força atuar sobre eles. As circunstâncias de um movimento circular são diferentes: neste caso é necessário existir uma força, a força centrípeta, que é direcionada ao eixo de rotação. Força Centrípeta, pode ser definida como a força resultante que puxa o corpo para o centro da trajetória em um movimento curvilíneo ou circular (HEWITT,2015).

A força centrípeta modifica a “trajetória de um corpo em movimento” para uma trajetória circular como podemos ver na definição, através de uma aceleração dirigida para o centro dela chamada aceleração centrípeta. Ao fazer uma curva não importa qual seja, esteja certo de que esta aceleração está presente.

Um exemplo mais prático de força centrípeta do dia a dia é um carro realizando uma curva, ele tende a escapar do seu trajeto tangencialmente ao movimento circular. O que possibilita que o automóvel se conserve em seu movimento curvilíneo é a força centrípeta, representada, no exemplo, pelo atrito entre as rodas do veículo e o terreno.

Aplicando a 2º Lei de Newton (Princípio fundamental da dinâmica), podemos encontrar a fórmula da força centrípeta. As equações 1 e 2 descrevem este movimento.[pic 2]

𝑚𝑣² 𝐹𝑐 =        𝑟	𝐹𝑐 = 𝑚ω²𝑟
(eq. 1)	(eq. 2)

Onde:

Fc: Força centrípeta; m: massa; r: raio; v: velocidade tangencial e ω: velocidade angular

O presente relatório apresenta os resultados e discussões obtidos a partir do experimento realizado envolvendo as grandezas físicas que implicam no movimento de um objeto sujeito ao movimento circular uniforme.

INDICE

INTRODUÇÃO        2

INDICE        2

OBJETIVOS        3

MATERIAIS E MÉTODOS        3

RESULTADOS E DISCUSSÃO        3

CONCLUSÃO        6

BIBLIOGRAFIA        6

GRÁFICOS        8

OBJETIVOS

• Descrever o movimento circular de um objeto, verificando a variação da força centrípeta com a variação da massa do objeto, velocidade e raio de circunferência.

MATERIAIS E MÉTODOS MATERIAIS

Aparato de força centrifuga • Sensor de força • Sensor ótico tipo fotoporta • Base de haste • Haste em aço de 90 cm • Grampo multiuso • Haste em aço de 45 cm • Plug tipo banana • Interface Universal Pasco 850 • Computador • Software PASCO Capstone.

MÉTODOS

Medida da força centrípeta mantendo o raio e velocidades constantes

Inicialmente foi medida a força centrípeta do movimento de uma corda metálica unida a um disco preso em rolamento giratório. O movimento foi controlado a uma tensão de 4,0 V no software e no sensor de força da Pasco. Também foi medida a velocidade escalar do movimento, ajustando um sensor de movimento embaixo do rolamento. A medida foi realizada utilizando seis discos de massas 5, 10, 15, 20, 25 e 30 g de modo a verificar o comportamento da força centrípeta com a variação da massa.

Medida da força mantendo o raio e massa constantes

Sequencialmente foi medida a força centrípeta do mesmo sistema, utilizando o disco de 30 g. No software foi variado a tensão que causa o movimento e as medidas foram realizadas a 5,0; 4,5; 4,0 e 3,5 V. Desta forma foi verificada a influência da velocidade na força centrípeta.

Medida da força mantendo massa e tempo de rotação constantes

Por último foi medida a força centrípeta no disco de 30 g, variando o raio de circunferência do movimento. As medidas foram feitas em raios de 7, 8, 9 e 10 cm.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A tabela 1 apresenta as medidas da força centrípeta variando em relação com o aumento da massa dos discos fixados na plataforma giratória. Esses dados foram plotados no gráfico da figura 1 a fim de verificar a relação entre ambas as grandezas.

Tabela 1 – Força média variando a massa

Medidas	1	2	3	4	5	6
Massa (kg)	0,005	0,010	0,015	0,020	0,025	0,030
Velocidade média (m s-1)	2,62	2,63	2,63	2,62	2,63	2,63
Força média (N) E	0,39	0,66	0,93	1,23	1,54	1,83
Força média (N) T	0,31	0,61	0,92	1,22	1,53	1,83
Erro relativo (%)	25,8	8,20	1,09	0,82	0,65	0,00

Figura 1 – Gráfico de Força vs Massa.[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10]

O gráfico apresenta uma linearidade com ajuste ótimo com R² = 0,9993. Assim pode ser visto que a massa e a força centrípeta são diretamente proporcionais, o que era esperado com base na equação. Utilizando os dados da velocidade medidos pelo sensor ótico, apresentados na tabela 1, também pode ser calculada a força centrípeta a traves da equação 1.[pic 11]

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