Física Experimental - Relatório Energia

Universidade de Brasília

Título: Lançamento de Projétil

Data de realização do experimento:

Nomes: Gutemberg Dávilla

Objetivos: O objetivo deste experimento é fazer uma relação com a altura da qual a esfera é abandonada na rampa com o alcance horizontal. Reconhecer, no movimento de lançamento, a combinação de dois movimentos retilíneos e determinar a velocidade de lançamento a partir da medida do alcance e do tempo de queda. Relacionar as transformações energéticas sofrida pela energia potencial inicial ao rolar a esfera pela rampa. Utilizar o princípio da conservação da energia para determinar a energia cinética de rotação.

Dados experimentais: O experimento consiste em determinar quatro alturas aleatórias ao longo de uma rampa de trilho curvo e abandonar uma esfera de aço 10 vezes de cada altura escolhida. A esfera atingirá uma folha de papel carbono situada acima da uma folha de papel pardo, ambas presas ao solo. A partir do conjunto de marcas deixadas pela esfera, desenha-se com um compasso um círculo englobando todo o conjunto de marcas, medindo, desta forma, o raio do círculo, bem com a distância deste círculo até uma marca feita abaixo de um frio de prumo que é colocado no parafuso ajustável na ponta da rampa.

A partir das quatro alturas e das medidas de alcance com a qual a esfera atinge o solo em relação à marca feita abaixo do prumo, obteve-se:

                                                   Tabela1

Posição	Altura h	Rm±ΔR
1	8,30 ± 0,05 cm	37,0 ± 1,0   cm
2	11,5 ± 0,05 cm	42,7 ± 0,75 cm
3	15,0 ± 0,05 cm	48,5 ± 0,8   cm
4	19,1 ± 0,05 cm	54,0 ± 0,6   cm

A partir do tempo de queda da esfera e dos alcances médios, obtêm-se o componente horizontal da velocidade de saída da rampa para cada altura.

                                                   Tabela2

Posição	Altura h	Vm
1	98.80 ± 0,05 cm	0,880     m/s
2	102,0 ± 0,05 cm	1,016     m/s
3	105,5 ± 0,05 cm	1,154     m/s
4	109,6 ± 0,05 cm	1,285     m/s

Com a obtenção da medida da massa da esfera e considerando a altura h acima do nível da rampa é possível determinar a energia potencial U do projétil na altura de soltura na rampa.

                                                   Tabela 3

Posição	Altura h	U
1	8,30 ± 0,05 cm	0,00573    J
2	11,5 ± 0,05 cm	0,00794    J
3	15,0 ± 0,05 cm	0,01036    J
4	19,1 ± 0,05 cm	0,01319    J

Da mesma forma, porém de posse do valor da velocidade inicial com a qual o projétil é lançado da rampa, obtêm-se a energia cinética Kc.

                                                   Tabela4

Posição	Vm±ΔV	Kc
1	0,880    m/s	0,00272   J
2	1,016    m/s	0,00363   J
3	1,154    m/s	0,00469   J
4	1,285    m/s	0,00582   J

Com os dados da energia potencial e da energia cinética de translação, obtêm-se a energia cinética de rotação que são apresentados na tabela 5.

                                                   Tabela5

Posição	Kr
1	0,00301   J
2	0,00431   J
3	0,00567   J
4	0,00737   J

Análise dos dados

Após a coleta dos dados do experimento e de posse dos dados presentes na tabela 1 acima, verifica-se que à medida em que a altura aumenta o alcance médio (Rm) também aumenta. Logo, o alcance médio do projétil depende da altura na qual a esfera é abandonada na rampa.

Através dos dados da tabela 2 e da análise do movimento do projétil, observa-se que o projétil executa o movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV) na vertical. Considerando o movimento na horizontal, percebe-se que o projétil executa o movimento retilínio uniforme (MRU), com velocidade constante. Desta forma, os dados da velocidade com a qual o projétil deixa a rampa é determinado através da fórmula R= v.[(2H/g)^1/2], onde R é o alcance médio, v é a velocidade de saída da rampa, H é a altura da rampa até o solo, g=9.8m/s² e [(2H/g)^1/2] é a fórmula para o tempo de queda. Logo, é possível perceber que a velocidade depende da altura de abandono da esfera, pois à medida em que a altura aumenta, a velocidade de saída da rampa aumenta.

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