Movimento Retilíneo Uniforme

[pic 1]

Trilho de Ar: Movimento Retilíneo Uniforme

24/04        /2014

Amanda Magnani Ribeiro Diogo

Géssica da Conceição Vicente

Iago Vilaça de Carvalho

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UFRJ – Campus Aloísio Teixeira

Macaé - 2014

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Objetivo:

Este experimento tem como objetivo a determinação do módulo da velocidade escalar e da aceleração do móvel e ainda rever os conceitos básicos de movimentos unidimensionais, tais como: posição, velocidade e aceleração, e obter a dependência da posição em função do tempo dos movimentos MRU e MRUV.

Após o experimento teremos condições de:

• Estudar as características físicas do movimento retilíneo uniforme (MRU) e de suas equações matemáticas;

• Compreender o funcionamento de um trilho de colchão de ar;

• Observar e caracterizar o movimento retilíneo uniformemente variável em um objeto móvel;

• Determinar distâncias e tempos através de régua e cronômetro;

 • Determinação da velocidade média de um móvel através de medições de deslocamentos e intervalos de tempo;

 • Verificar que a velocidade média para deslocamentos iguais é igual à velocidade média para deslocamentos não iguais, para um móvel com movimento retilíneo e uniformemente variável.

Introdução Teórica:

        O trilho de ar é um dispositivo desenvolvido para estudar o movimento dos corpos na ausência de forças de atrito. Esse dispositivo consiste de um tubo retangular, com diversos orifícios em suas faces. Em cima deste tubo um carrinho pode se movimentar. Para ajudar nas medições há um centelhador ligado ao equipamento, que produz faíscas em intervalos iguais de tempo durante o movimento do carrinho para fazer marcações em uma fita presa ao trilho. O funcionamento do trilho de ar se baseia no uso de um gerador de fluxo de ar ligado a sua estrutura por uma mangueira, responsável por proporcionar um jato de ar contínuo. Esse ar, ao sair pelos orifícios, cria uma espécie de "colchão de ar", entre o carrinho e o tubo, reduzindo consideravelmente o contato e, consequentemente, o atrito entre ambos.

O movimento é chamado de retilíneo quando ele se dá ao longo de uma reta em relação a um sistema de referência. Em outras palavras, quando sua trajetória é uma reta. Movimento uniforme é aquele que se dá com velocidade constante.

O deslocamento do carrinho é dado pela equação:

Δx = xf – xi      (Equação 1)

Como o movimento não sofrerá alteração devido à ausência de atrito. A equação de movimento do carrinho será:

x(t) = x0 + v0t   (Equação 2)

onde v0 é a velocidade (constante) atingida pelo carrinho, depois de cessar a propulsão inicial. Note que a equação (2) é válida a partir de um tempo t0 , posterior a propulsão inicial (que tomamos nulo por conveniência) é até um tempo tmax anterior ao choque com o final do trilho.

O Movimento retilíneo uniformemente variado é aquele em que o módulo da velocidade aumenta em quantidades iguais ao longo do tempo. A velocidade e a aceleração têm mesmo sentido e sinal. Onde a velocidade é descrita pela equação:

v(t): v0 + axt (Equação 4)

A posição do objeto em função do tempo é dada por:

X(t) = x0 + vot + ax t2 (Equação 5)

Materiais e procedimento experimental:

        Na confecção deste experimento, se fez uso do trilho de ar, composto por:

1. Tubo metálico oco;
2. Gerador do fluxo de ar: torna desprezível o atrito entre o carrinho e o tubo.
3. Sistema de registro: formado por um centelhador, fita termo-sensível e fios metálicos. O centelhador gera uma diferença de potencial, marcando pontos na fita, de forma que seja registrada a posição em função do tempo;

Figura 2 – diagrama esquemático do trilho de ar. [4] [pic 2]

1. Acessórios diversos: carrinho metálico, fita termo sensível, bloquinho e régua.

        Para a realização deste experimento, o seguinte procedimento experimental foi adotado:

Conferiu-se o estado de funcionamento do gerador de fluxo de ar.

Certificou-se o nivelamento do trilho de ar colocando o carrinho em várias posições no trilho, observando se ele se move aceleradamente.

Como o trilho não estava nivelado, o professor auxiliou no ajuste do trilho. Logo em seguida, inclinamos o trilho de ar e determinamos o ângulo de inclinação (4 graus).

Foram verificadas as conexões de instalação elétrica do centelhador, com os aparelhos desligados.

Ainda sem a fita termo-sensível, simulou-se a obtenção de dados: estimamos a frequência a ser selecionada no centelhador (ou seja, o intervalo de tempo entre duas centelhas sucessivas); constatamos se a distância entre o condutor do carrinho e a tira metálica é adequada; discutimos com o professor como impulsionar o carrinho; e testamos o funcionamento do centelhador.

Com os aparelhos desligados, foi colocada a fita termo-sensível na posição correta.

Religou-se os aparelhos e soltou-se o carrinho, mantido previamente em repouso, fazendo o registro com o centelhador para a obtenção dos pontos.

Colocou-se a fita sobre a mesa, medimos a distância entre as marcações feitas pelo centelhado e procedemos o registro dos dados.

Foi construído uma tabela de posição em função do tempo.

Resultados:

Os valores obtidos foram anotados nas tabelas abaixo.

Nº	Tempo(s)	Posição(cm)	Δx(cm)
1	0,0	0,0	-
2	0,1	2,0	2,1
3	0,2	4,1	2,0
4	0,3	6,1	2,0
5	0,4	8,1	2,0
6	0,5	10,1	2,1
7	0,6	12,2	2,0
8	0,7	14,2	2,0
9	0,8	16,2	2,0
10	0,9	18,2	2,0
11	1,0	20,2	1,9
12	1,1	22,1	1,9
13	1,2	24,0	2,0
14	1,3	26,0	2,0
15	1,4	28,0	1,9
16	1,5	29,9	2,9
17	1,6	32,8	2,0
18	1,7	34,8	0,8
19	1,8	35,6	2,1
20	1,9	37,7	1,9
21	2,0	39,6	2,0
22	2,1	41,6	1,8
23	2,2	43,4	1,9
24	2,3	45,3	1,9
25	2,4	47,2	1,9
26	2,5	49,1	1,9
27	2,6	51,0	1,9
28	2,7	52,9	1,9
29	2,8	54,8	1,8
30	2,9	56,6	1,8
31	3,0	58,4	2,0
32	3,1	60,4	1,9
33	3,2	62,3	0,0