Cinemática

Física Experimental I

Relatório do Experimento:

“Cinemática”

1. Objetivos do experimento:

• Estudar o movimento retilíneo uniforme (MRU);

• Estudar o movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV);

• Construir gráficos que caracterizam o MRU e o MRUV;

• Confirmar experimentalmente a 2ª Lei de Newton.

2. Introdução

Cinemática: estuda o movimento sem se preocupar com as causas e as conseqüências do movimento;

Existem alguns componentes a ser estudados primeiramente é o espaço S;

Espaço inicial (Si): posição de onde o corpo começa o movimento.

Espaço final (Sf): posição de onde o corpo termina o movimento.

Outro componente importante é o tempo t;

Tempo inicial (Ti): tempo de onde o corpo começa o movimento.

Tempo final (Tf): tempo de onde o corpo termina o movimento.

Velocidade escalar média: Considere um ponto material descrevendo uma certa trajetória em relação a um determinado referencial. No instante t1 seu espaço é S1 e no instante posterior t2 seu espaço é S2. No intervalo de tempo Δt = t2 – t1 a variação de espaço do ponto material é ΔS = S2 – S1.

A velocidade escalar média, no intervalo de tempo Δt, é expressa pela relação:

A velocidade escalar instantânea V é o valor limite que tende a velocidade escalar média, quando Δt tende a zero:

3. Roteiro do procedimento experimental

PARTE 01

a) Aplicar uma inclinação ao trilho, tal que, com o sistema de ar já ligado, o carrinho continue em repouso. Colocar o eletroímã no extremo do trilho e faça um ajuste para que a distância entre o carrinho e o primeiro sensor seja 0,200m.

b) Posicionar o 1º sensor na posição X0 = 0,200m ( essa distância é a partir do centro do carrinho ao centro do sensor), o 2º sensor na posição Xf = 0,300m, e os outros sensores nas posições X = 0,400m; X = 0,500m e X = 0,600m.

c) Ligar o 1º sensor ao terminal START (S1), o 2º sensor ao terminal STOP (S2), o 3º ao S3, 4º ao S4 e o 5º sensor ao terminal S5.

d) Calcular os deslocamentos do carrinho ∆X, onde ∆X = X – X0.

e) Após a obtenção destes dados, instalar uma roldana na extremidade oposta ao trilho, ligar o eletroímã à fonte de tensão variável deixando ao lado da chave liga-desliga. Fixar o carrinho no eletroímã e ajustar a tensão aplicada a ele para que o carrinho não fique preso.

f) Colocar uma massa de aproximadamente 28g na extremidade da linha, permitindo que toque o chão antes que o carrinho passe pelo primeiro sensor.

g) Zerar o cronômetro, desligar o eletroímã deixando livre o carrinho e observar os intervalos de tempo indicados no cronômetro.

h) Calcular a velocidade do carrinho para os deslocamentos feitos pelo mesmo, após efetuar o cálculo, afirmar se a velocidade permanece constante ou não.

i) Construir um gráfico X = f(t) em papel milimetrado.

j) Repetir todo o processo colocando uma massa de aproximadamente 38g na extremidade da linha, após o processo, construir um gráfico X = f(t) e V = f(t).

PARTE 02

a) Posicionar o 1º sensor na posição Xf = 0,100m e conectar ao terminal S1 do cronômetro (deslocamento entre o centro do carrinho e o centro do sensor). Posicionar os outros sensores em X = 0,200m; X = 0,300m; X = 0,400m e conectar aos terminais S2, S3 e S4, respectivamente.

b) Colocar no porta-pesos uma massa de aproximadamente 38g, colocando uma linha curta, para que não toque o chão no final do deslocamento.

c) Após ligar o eletroímã à fonte de tensão variável, deixando ao lado da chave liga-desliga, fixar o carrinho a ele e ajustar a tensão aplicada ao eletroímã para que o carrinho não fique preso.

d) Zerar o cronômetro e desligar o eletroímã, deixando livre o carrinho.

e) Encontrar a posição inicial e a velocidade inicial do carrinho, calcular a aceleração, e a velocidade final para cada deslocamento. Visualizar se a aceleração permaneceu constante e construir um gráfico X = f(t), V = f(t) e outro a = f(t) em papel milimetrado, usando os dados apresentados.

f) Determinar os coeficientes angulares e lineares do gráfico.

PARTE 03

a) A montagem desta parte permanecerá igual ao da parte anterior.

b) Medir a massa do carrinho e do porta-pesos. Acrescentar no carrinho 3 massas de 20g (considerar a massa da roldana 5g). Determinar a massa acrescida.

c) Suspender no porta-pesos uma massa de 20g e determinar a massa total suspensa.

d) Fazer os mesmo procedimentos da parte 02, até que se libere o carrinho. Após a liberação, transferir uma massa de 20g do carrinho para o porta-pesos e repetir os procedimentos (obtenção dos dados).

e) Transferir mais uma massa de 20g do carrinho ao porta-pesos e repetir o procedimento (nova obtenção de dados) e novamente transfira a ultima massa de 20g para o porta-pesos e repita os procedimentos para uma nova obtenção de dados.

f) Analisar se a massa do sistema é igual a força por aceleração e contruir um gráfico FR = f(a) em papel milimetrado e por fim, determinar os coeficientes angulares e lineares.

4. Instrumentos utilizados

• Trilho de ar de 120 cm

• Carrinho