Relatorio Fisica

MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME E UNIFORMEMENTE VARIADO (TRILHO DE AR)

Aluno 4 RA: ?????????

Aluno 5 RA: ?????????

Mecânica da Partícula, Cleber Alves da Costa.

07 de outubro de 2014

O relatório é um estudo do Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) e do Movimento Retilíneo Uniforme Variado (MRUV) utilizando o Experimento do Trilho de Ar. Este aparelho possui um carrinho que percorre um trilho movido por uma força magnética, e com o uso de sensores é possível calcular o tempo percorrido.

Antes de iniciar o experimento foi realizado o nivelamento da pista do equipamento, e com isso foi possível coletar os intervalos de tempo que o carrinho andou os espaços separados pelos sensores de tempo. Com os resultados obtidos foi possível calcular a velocidade do carrinho para o MRU. Em seguida, inclinamos a pista com um ângulo de 5,5° e calculamos a velocidade e a aceleração para o MRUV. E por fim descrevemos graficamente todos os movimentos.

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. 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, conseqüentemente, o atrito entre ambos.

O "carrinho" utilizado no experimento tem um perfil triangular que se encaixa sobre o trilho de ar. Para garantir o registro dos tempos de percurso do carrinho, sobre ele é mantido um padrão periódico de manchas clara e escura, gravado numa placa acrílica transparente. Uma mola é mantida conectada na parte frontal do carrinho para diminuir os impactos do mesmo no final do trajeto sobre o trilho de ar. Todos os dispositivos que compõem o carrinho utilizado no experimento com o trilho de ar. Em uma das extremidades do carrinho, pode ser instalado um pequeno ímã, ou um pequeno cilindro de ferrite.

O sistema de aquisição de dados do trilho de ar é composto por “sensores fotoelétricos”, um “cronômetro digital de interface” e uma “bobina de retenção e disparo” ligada a uma fonte disparadora.

Cinemática

A cinemática é a parte da mecânica que estuda e descreve os movimentos, sem se preocupar com as suas causas. Seu objetivo é descrever apenas como se movem os corpos. Em geral, na cinemática, estudamos o movimento de um corpo qualquer, tratando o mesmo como uma partícula ou um ponto material. Esta representação é possível devido às dimensões do corpo em movimento, considerado nestes estudos, serem desprezíveis em comparação com as demais dimensões que participam do fenômeno. Por exemplo, um automóvel de 3,5 metros de comprimento, se desloca por cerca de 200 quilômetros, na cinemática consideramos o comprimento do carro desprezível em relação à distância percorrida, logo tratamos o mesmo como uma partícula ou um ponto material. Outro conceito importante que deve ser ressaltado é o de movimento. No dia-a-dia costumamos associar a idéia de movimento a tudo que esteja em constante mudança, atividade, animação, agitação, evolução, desenvolvimento e etc. Entretanto, na física, a idéia de movimento assume um significado restrito:

Considerando isto, o conceito de movimento de um corpo está associado a outro corpo que serve de referência.

Movimento Retilíneo Uniforme.

O movimento retilíneo uniforme (MRU) é definido como um movimento de um móvel em relação a um referencial. Este movimento possui velocidade constante, pois não se tem aceleração, e pode ser representado por uma reta de forma uniforme. Assim, é possível dizer que o móvel percorreu distâncias iguais em intervalos de tempo iguais, que torna a velocidade média igual a velocidade instantânea. Sabendo de todos esses detalhes, podemos representar a função horária do MRU com a expressão:

S = So + V.t

O movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV) demonstra que a velocidade varia uniformemente em razão ao tempo. Ele pode ser definido como um movimento de um móvel em relação a um referencial ao longo de uma reta, na qual sua aceleração é sempre constante. Sendo assim, podemos dizer que a velocidade do móvel sofre variações iguais em intervalos de tempos iguais. No MRUV a aceleração média é exatamente igual a sua aceleração instantânea. Sabendo-se que a aceleração no MRUV permanece constante podemos calcular a variação do espaço de um móvel no decorrer do tempo pela seguinte equação:

S=So+Vot+at2/2

Se substituirmos a equação V = vo + a.t na equação S = So + Vo. t + a.t2/2, teremos a equação de Torricelli:

V2 = v02 + 2αΔs

Define-se Movimento Retilíneo Uniforme como sendo aquele movimento que tem velocidade escalar constante. Pode-se dizer ainda que o móvel percorre distâncias iguais em intervalos de tempos iguais.

O Movimento Retilíneo Uniforme é o movimento que possui velocidade constante, ou seja, ela não varia com o passar do tempo. Entretanto, para que o movimento possa acontecer, essa velocidade constante, deve ser diferente de zero. Como não há variação de velocidade, então não pode haver aceleração neste movimento. Quando se observa os movimentos dos corpos no cotidiano percebe-se que o movimento uniforme na realidade é uma idealização, pois sempre é necessário aumentar ou diminuir a velocidade durante o trajeto até um determinado local. Todos os corpos inclusive as pessoas executam algum movimento variado. Um movimento que mais se aproxima dos movimentos do cotidiano é o movimento uniformemente variado. Este movimento possui velocidade variável e aceleração constante e será considerado em experimentos posteriores.

MRU - gráficos do MRU

Gráficos do MRU

Sabe-se que o movimento de