Cinemática I – Movimento Uniforme Unidimensional

[pic 1]

UNIVERSIDADE FEDERAL DO TRIÂNGULO MINEIRO

CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA

Física I – Prof. Paulo Vitor de Morais

Relatório - 02

Cinemática I – Movimento Uniforme Unidimensional

Alexandre Augusto Todde Libório 

Bruno de Souza Damasceno

Diwlley W. Nunes Barbosa

Laura Fernanda Soares

UBERABA

2015

1 RESUMO

Este experimento utiliza um trilho de ar (ferramenta que diminui o atrito entre o corpo e a superfície) para fazer o deslocamento de um carrinho impulsionado manualmente por um elástico em uma única direção (X). Os espaços e o tempo de deslocamento são medidos em duas etapas, sendo a primeira medida feita com um cronômetro manual (celular) e a segunda, com sensores de movimento. Após realização do experimento, as velocidades foram obtidas por meio de gráficos.

2 INTRODUÇÃO

A primeira lei de Newton nos diz que: “se nenhuma força atua sobre um corpo, sua velocidade não pode mudar, ou seja, o corpo não pode sofrer nenhuma alteração” (HALLIDAY, 2011). Assim, Newton mostra que, um corpo em repouso tende a permanecer em repouso e um corpo em movimento retilíneo uniforme precisa de uma força que supere a resistência oferecida pela massa inercial para modificar o seu movimento.

O Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) é simples, pois conta com apenas duas variáveis: posição e tempo. Esse movimento ocorre quando sua velocidade é constante, diferente de zero e sua aceleração é nula.

A posição em função do tempo é regida pela função horária:        

[pic 2]

         Onde X é a posição do móvel no instante t, X0 é a sua posição no tempo t=0 e V é a velocidade.        
         O movimento retilíneo uniforme pode ser dividido em progressivo e retrógrado, sendo que no movimento progressivo, o móvel caminha a favor da orientação da trajetória, seus espaços crescem no decurso do tempo e sua velocidade escalar é positiva. Já no movimento retrógrado, o móvel caminha contra a orientação da trajetória, seus espaços decrescem no decurso do tempo e sua velocidade escalar é negativa.

3 OBJETIVOS

Estudar os conceitos básicos da cinemática unidimensional, tais como: posição, tempo e velocidade. Obter graficamente as dependências temporais da posição no estudo do movimento retilíneo uniforme (MRU).

4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

4.1 Materiais Utilizados

1. Trilho de ar retilíneo;
2. Cronômetro digital;
3. Cronômetro manual;
4. Cinco sensores com suporte fixador;
5. Compressor de ar e mangueira flexível;
6. Carrinho e acessórios.

4.2 Procedimento

4.2.1 Parte1 - Medida da velocidade uniforme de um carrinho sobre um trilho de ar com cronômetro manualmente

• Testou-se o aparato experimental a fim de observar se o elástico da ponta do trilho impulsionava o carrinho a um movimento;
• Por meio de um cronômetro de celular, obtiveram-se os tempos de passagem do carrinho nos pontos de 20,40,60,80 e 100 cm do trilho de ar;
• Anotaram-se os valores na tabela 3.1 e calcularam-se os desvios através da posição e do tempo;
•  Confeccionou-se um gráfico dos valores médios da posição em função do tempo onde os desvios foram representados como barras de erro no respectivo gráfico. Obtivemos a velocidade;
• Escreveu-se a equação que investiga o movimento do experimento;
• Usando os mesmos dados, completou-se a tabela 3.2 e calcularam-se o intervalo de tempo entre os pontos e o ponto inicial. Graficou-se como função da posição e logo obtivemos a velocidade;

• Através dos dados obtidos, poderem-se responder as seguintes perguntas: O que foi observado de diferente no tratamento de dados? Porque foram realizados 5 medidas para cada tempo? O que pode ter contribuído para o erro nessa medida?

4.2.2 Pate 2 - Medida da velocidade uniforme de um carrinho sobre um trilho de ar usando sensores (cronômetro digital)

• Ligou-se o compressor de ar, o cronômetro digital e testaram-se os sensores impulsionando o carrinho no elástico;
• Seguiu-se o mesmo procedimento do cronometro manual (parte1) e obtiveram-se somente as variações de tempo, cujos valores foram utilizados para a confecção da tabela 3.3;
• Com os dados obtidos, completou-se a tabela 3.4;
• Com os valores médios, confeccionou-se um gráfico colocando o desvio padrão como barras de erros;
• Com os dados obtidos, responderam-se a seguinte pergunta: O que foi observado de diferente nessa medida?        
  
  

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO        
5.1Tabela 3.1: Medida de tempos usando o cronômetro do celular manualmente.

X (cm)	t1 (s)	t2 (s)	t3 (s)	t4 (s)	t5 (s)	Tmédio(s)	[pic 3]
20	0,89	0,89	0,89	0,84	0,95	0,892	[pic 4]
40	1,01	0,75	1,34	0,89	1,06	1,010	[pic 5]
60	0,92	1,15	0,91	0,84	0,96	0,956	[pic 6]
80	0,76	0,66	0,95	0,65	0,76	0,756	[pic 7]

Calculo da Variância ( do tempo na posição igual a 20 cm
[pic 8]

[pic 9]

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

Calculo do Desvio Padrão () do tempo na posição igual a 20 cm        
[pic 13][pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

[pic 17]

A velocidade é igual à inclinação da reta, também chamada de coeficiente angular. O coeficiente angular é a tangente trigonométrica do ângulo, dado pela seguinte equação:        
[pic 18]

...