As Forças Dissipativas

Laboratório 1

Forças Dissipativas

Luís Fernando Corrêa de Almeida1, Marcel Allan R C Rodrigues1, Osvaldo Kobayashi Junior1

Este trabalho apresenta o movimento de um “carrinho” em um trilho de ar, analisando a influência de um anteparo de papelão no deslocamento entre os sensores. O estudo baseou-se em um roteiro que delimitava os devidos passos a serem seguidos para uma atividade avaliativa da matéria de Física Experimental. Primeiramente, foram medidos os pesos do carrinho com e sem a placa metálica que faz o corte de luz, posteriormente mediu-se o peso com a placa de papelão, visando equilibrar as medidas com os lastros de 10 g e 5 g fornecidos. Além disso, se posicionou um calço de madeira embaixo do pé unitário do trilho de ar causando uma certa inclinação. Logo após, os sensores foram colocados a uma distância de 15 cm começando a partir do ponto 20 cm, e com a influência do compressor de ar foram medidos os tempos de deslocamento os quais foram enviados a um cronômetro digital que armazenou os dados. Por fim, verificou-se os efeitos da resistência do ar no tempo de percurso que aumenta perante uma maior base de contato presente na placa de papelão.

Palavras-chave: movimento, placa de papelão, resistência, influência.

This paper presents the movement of a cart on an air track, analyzing the influence of a cardboard bulkhead on the displacement between the sensors. The study was based on a script that delimited the appropriate steps to be followed for an evaluative activity of Experimental Physics. First, the weight of the trolley was measured with and without the light cutting metal plate, and then the weight was measured with the cardboard plate in order to balance the measurements with the 10 g and 5 g weights provided. In addition, a wooden wedge was positioned under the unitary foot of the air rail causing a certain inclination. Soon after, the sensors were placed at a distance of 15 cm starting from the 20 cm point, and with the influence of the air compressor, the displacement times were measured and sent to a digital timer that stored the data. Finally, it was verified the effects of air resistance on the travel time that increases with a larger contact base present in the cardboard board.

Keywords: movement, cardboard board, resistance, influence.

2. Equipamento utilizados

Foram utilizados diversos recursos para o auxílio deste teste de bancada, além do software acidais para os gráficos. Os seguintes equipamentos. (Fonte: Imagens próprias. Laboratório de física- UNIFEI.)

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FIGURA 1 - Trilho de ar de 2 metros de comprimento. Marca Phiwe.

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FIGURA 2 – Compressor de ar. Marca Phiwe.

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FIGURA 3 - Carrinho Metálico para o trilho.

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FIGURA 4 – Cronometro digital. Marca Cidepe.

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FIGURA 5 – Sensores ópticos .

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FIGURA 6 – Placa de papelão.

FIGURA 7 – Balança digital e placa metálica.

3. Metodologia

Para a realização dos experimentos foram utilizados um trilho de ar, ligado com potência 3, e um “carrinho” que o percorre. Em primeiro lugar, foram feitas as pesagens do carrinho com os devidos equipamentos de pesos distintos (Placa metálica, Placa de papelão) e com o auxílio de lastros de pesos iguais a 5 g e 10 g foram equiparadas suas medidas.

Utilizou-se o auxílio de um calço de madeira de (3,550±0,002) cm, o qual causou uma certa inclinação no trilho favorecendo o movimento do carro nos devidos experimentos feitos.

Posteriormente, utilizou-se 2 sensores, um no ponto 20 cm e outro no 35 cm, sendo locomovidos a cada 15 cm do trilho. Dessa forma, o “carrinho” percorreu o trilho de (200,00±0,05) cm, ativando o primeiro sensor que dispara o cronometro multifuncional digital EQ228A (Cidepe) com precisão de 50 μs, fundo de escala 99,99995 s e a partir disso são armazenados os dados dos tempos de locomoção entre os sensores.

No primeiro experimento, uma placa metálica foi acoplada ao carro, para que o sensor pudesse captar seu movimento. Já no segundo experimento utilizou-se uma placa de papelão, com a intenção de medir a influência da resistência do ar. Após captar todos os 10 dados referentes aos deslocamentos dos sensores, foram calculados a velocidade média em m/s.

Ademais, em um terceiro experimento utilizou-se uma folha de sulfite junto ao carrinho, com a intenção de diminuir a área de contato e relacionar com os demais resultados apresentados.

Foram utilizados as seguintes equações para montagem das tabelas

Equação do tempo médio:

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Equação da velocidade   média:  

Vm = ∆s/∆t

Por fim utilizou-se o software SciDAvis para construção de gráficos que representam de forma clara os resultados.  Os resultados encontrados a partir dos experimentos foram:

Tabela1- Experimento com o carrinho com placa metálica.

ΔT (s)	ΔS (m)	Tempo Médio (s)	Vm (m/s)
0,43170  (±0,00005)	0,15 (±0,003)	0,21585 (±0,00004)	0,34746
0,30235  (±0,00005)	0,15 (±0,003)	0,58287 (±0,00004)	0,49611
0,26525  (±0,00005)	0,15 (±0,003)	0,86668 (±0,00004)	0,56550
0,29720  (±0,00005)	0,15 (±0,003)	1,14790 (±0,00004)	0,50471
0,20490  (±0,00005)	0,15 (±0,003)	1,39895 (±0,00004)	0,73206
0,19375  (±0,00005)	0,15 (±0,003)	1,59827 (±0,00004)	0,77419
0,16770  (±0,00005)	0,15 (±0,003)	1,77900 (±0,00004)	0,89445
0,16200  (±0,00005)	0,15 (±0,003)	1,94385 (±0,00004)	0,92500
0,15465  (±0,00005)	0,15 (±0,003)	2,10218 (±0,00004)	0,96993
0,15320  (±0,00005)	0,15 (±0,003)	2,25610 (±0,00004)	0,97911