MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME (MRU) E MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMRMENTE VARIADO (MRUV)

MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME (MRU) E MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMRMENTE VARIADO (MRUV)

Resumo: O objetivo do trabalho é analisar a trajetória e o comportamento de uma partícula em movimento retilíneo uniforme e em movimento retilíneo uniformemente variado, por meio de experiências laboratoriais discutindo sobre a metodologia empregada na obtenção dos resultados.

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1. INTRODUÇÃO

Um dos propósitos da Física é estudar o movimento dos objetos, a velocidade com que se movem, a distância percorrida em um dado intervalo de tempo, como sabemos, o mundo e tudo o que nele existe, está sempre em movimento, seja ele em movimento retilíneo uniforme ou movimento retilíneo uniformemente variado, dentre outros movimentos realizados por corpos ou partículas. Este movimento dos corpos é classificado como cinemática na Física, e é um ramo da mecânica que estuda o movimento dos corpos ou partículas, sem referência as massas ou a força, (HALLIDAY, 2008).

Constantemente, em nosso dia a dia, nos deparamos com situações onde necessitamos de algum conhecimento de cinemática para esclarecer as dúvidas relacionadas ao movimento dos objetos que observamos, como por exemplo, ao dirigir u carro em uma autoestrada a uma velocidade constante de 90 km/hora e sabendo que meu destino se encontra a exatamente 270 km de distância do ponto onde estou, quanto tempo eu levaria para chegar até meu destino? Ou quando arremesso uma moeda para cima sabendo que, a partir do momento em que a moeda deixa minha mão e retorna para o ponto de partida se passaram exatamente 10 segundos, então, qual é a altura máxima que a moeda atingiu durante o movimento descrito, são estes e outros problemas que a cinemática busca esclarecer.

No primeiro exemplo, citado acima, podemos observar que o carro se enquadra a um problema relacionado a movimento retilíneo uniforme, já no segundo exemplo a moeda está contida em um problema que envolve movimento retilíneo uniformemente variado. Portanto, o movimento retilíneo uniforme pode ser definido como aquele em que o móvel tem velocidade escalar instantânea constante e que percorre distâncias iguais em intervalos de tempos igual, (FERRARO, 1998). Já o movimento retilíneo uniformemente variado é definido como o movimento em que a velocidade escalar varia uniformemente no decorrer do tempo, decorrente a aceleração escalar instantânea do movimento ser constante, (FERRARO, 1998).

1. MATERIAIS E MÉTODOS

No tópico atual serão apresentados os materiais e os instrumentos utilizados na experiência realizada em laboratório, juntamente com a metodologia aplicada na obtenção dos dados e análise dos resultados obtidos.

1. Materiais

Neste experimento os materiais utilizados foram uma câmera fotográfica digital, do fabricante SONY, para registrar em vídeo a experiência, um colchão de ar linear, do fabricante CIDEPE, para minimizar os efeitos do atrito, o software “SciDavis” para analisar a dispersão dos dados e os parâmetros dos dois tipos de movimentos e por fim, também, foi utilizado o software “Tracker vídeo analysis”, para capturar os pontos feitos pela trajetória do marcador.

1. Modelo Metodológico

Inicialmente, o fluxo de ar do colchão linear foi calibrado para que o atrito sobre sua régua fosse minimizado. Posteriormente foram realizados dois tipos de experimentos, um com uma inclinação de 5° e outro paralelo em relação a superfície da bancada do laboratório.

Quando a régua do colchão de ar foi ajustada para uma inclinação de 5°, em relação a superfície da bancada, o corpo foi conduzido até a posição mais elevada, somente a partir deste ponto que as filmagens foram iniciadas, então, o corpo de prova foi abandonado, onde, foi possível registrar sua trajetória através da câmera de vídeo. Já com a régua do colchão ajustada para 0°, paralela à superfície da bancada, foi necessário aplicar uma pequena força, para que o corpo de prova adquirisse uma velocidade inicial, podendo assim, realizar sua trajetória com velocidade constante, onde, novamente as imagens da sua trajetória foram registradas pela câmera fotográfica digital.

Os registros em vídeo, para os dois movimentos, foram exportados para o programa “Tracker” para que fosse possível obter os pontos percorrido pelo corpo de prova em função do tempo em ambas as trajetórias. Por fim, os dados obtidos pelo programa “Tracker” foram importados pelo programa “SciDavis”, onde, foi realizado a dispersão dos dados e o ajuste linear em ambas as trajetórias da experiência.

1. Obtenção dos Dados

Os resultados do experimento foram obtidos no Laboratório de Física 1, na Universidade Federal de Itajubá, no dia 01 de junho de 2015, sendo que, todos os dados e resultados apresentados neste trabalho foram através dos computadores do próprio laboratório e com o auxílio dos programas “SciDavis” e “Tracker”.

Na primeira medição, onde, o plano do experimento era inclinado em relação a superfície da bancada, podemos observar no gráfico 1, que os dados obtidos se assemelham com o comportamento de uma função quadrática, representada graficamente por uma parábola.

[pic 1]

Gráfico 1: Gráfico obtido com o auxílio do programa “SciDavis” durante a realização da medição 1, onde, a experiência era medir o deslocamento de um corpo em um plano inclinado.

Na segunda medição, onde, o plano do experimento era paralelo a superfície da bancada, os dados obtidos, graficamente pelo “SciDavis”, se caracterizam como uma função linear do primeiro grau, representado por uma reta decrescente, conforme gráfico 2.

[pic 2]

Gráfico 2: Gráfico obtido com o auxílio do programa “SciDavis” durante a realização da medição 2, onde, a experiência era medir o deslocamento de um corpo em uma superfície plana.

1. Análise dos Resultados

Como observado no gráfico 1, em que os dados obtidos, onde, o plano do experimento foi inclinado em 5° em relação a superfície da bancada, se comportaram de maneira semelhante a uma função quadrática, podendo ser visualizado de forma mais explícita devido ao ajuste linear realizado pelo programa “SciDavis” e sendo expressa pela equação I, portanto, entendemos que, durante a trajetória do corpo de prova sua velocidade escalar esteve variando uniformemente ao decorrer do tempo e de forma crescente, isso devido a aceleração constante da gravidade presente durante todo o movimento do corpo de prova, colaborando com a definição de movimento retilíneo uniformemente variado do Ferraro, 1998.