APS CANHÃO

1. Introdução

No experimento aqui descrito foi utilizado um canhão de mola, que deveria acertar um alvo de 60 cm de diâmetro e seu centro está a 5 metros do canhão, foram utilizadas 3 (três) angulações diferentes 35° , 30°, 25°.

Um canhão de mola consiste na liberação de uma mola comprimida, essa descompressão gera uma transferência de energia para uma esfera, que por sua vez realiza uma trajetória em forma de parábola até o alvo determinado acima.

Esse experimento permite entender o movimento em duas dimensões descritos no livro Física I, mecânica de Young & Freedman.

2. Objetivo

O objetivo desse experimento foi projetar e construir um canhão de mola, que nos ajudou a entender melhor o sobre movimento obliquo, energias conservativa e não conservativa teorema da energia mecânica, vetores e movimentos em duas dimensões.

3. Analise do movimento

Inicialmente, durante a descompressão da mola a esfera acelera segundo a equação ƐMi = ƐMf então teremos : ƐPel + ƐPgr = ƐC + ƐPgr, portanto, k.x2/2 + m.g.h = m.V2/2.a + m.g.h -> kx2 = 2.m.V2/a -> a = 2.m.V2/kx2. Após a descompressão total da mola teremos movimento no plano vertical de acordo com a angulação do canhão e é determinada pela direção da velocidade inicial (tomamos como V0 a velocidade de saída da esfera do canhão).

O plano cartesiano do movimento podemos dizer que o movimento está em duas dimensões, ou seja, x,y onde o plano x é horizontal e y é vertical e orientado de baixo para cima.

Para efeitos de melhor entendimento iremos analisar o movimento nos 2 planos separadamente.

Em x a aceleração é 0 e em y = - g (aceleração da gravidade. É negativa pois tomamos como referencia a orientação de baixo para cima). Em x a velocidade é constante e em y a aceleração é constante, portanto, em x movimento uniforme (M.U) e em y movimento uniformemente variado (M.U.V). Tendo como resultante um vetor que irá realizar a trajetória do movimento (parábola).

Portanto podemos dizer que a posição em x é igual a posição em y, ou seja, Sx = Sy, se nos basearmos nas equações horária dos dois tipos de movimento teremos V0x.t + Sx0 = -1/2.g.t2 + V0y.t + Sy0, adotando g=10 m/s2 e aplicando o angulo a formula teremos: (V0x.cosΘ).t = -5.t2 + (V0y.senΘ).t , essa equação descreverá a posição do projétil em qualquer instante t.

5. Materiais Utilizados

Para encontrar a compressão ideal da mola foram realizados testes que indicaram a melhor compressão para cada angulação pré-determinada.

• Tubo 0,14m

• Diâmetro do tubo 0,02

• Base 0,24m x 0,11 m x 0,2m