Relatório de Colisões em Física Experimental

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BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
GUILHERME LOPES LEMOS E MARIA NATALY GOMES BATISTA. 
 
 
 
RELATÓRIO AULA PRÁTICA. 
COLISÕES 
 
 
 
 
 
 
CAJAZEIRAS – PB 
2022 
 
 
 
 
 
 
 
Guilherme Lopes Lemos e Maria Nataly Gomes Batista 
 
 
RELATÓRIO AULA PRÁTICA. 
Colisões 
 
 
 
Relatório de Aula Prática apresentado ao Curso de 
Bacharelado em Engenharia Civil, do Instituto 
Federal da Paraíba - Campus Cajazeiras como 
requisito de avaliação para a disciplina de Física 
Experimental do 5º semestre. 
Orientador: Prof. Me Francisco Lavor 
 
 
 
 
 
 
CAJAZEIRAS – PB 
2022 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resumo 
 
 O presente relatório refere-se à segunda aula pratica da disciplina de Física Experimental 
realizada em laboratório no IFPB - Campus Cajazeiras. 
 O objetivo dessa aula foi compreender o conceito e os tipos de Colisão e ver, na prática, 
como verificar os princípios da conservação do momento e da energia, tudo isso com o uso dos 
devidos instrumentos. A partir disso, relatou-se ao longo do trabalho como tais procedimentos 
foram feitos e os resultados e as conclusões obtidas. 
Palavras Chave: Colisão, conservação, momento, energia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Introdução 
 
 Colisão é a interação, num curto intervalo de tempo, entre dois ou mais corpos que 
inicialmente encontram-se livres, produzindo uma configuração final, também envolvendo 
corpos livres. Sabendo disso, para um melhor entendimento desse processo, o mesmo foi 
colocado em prática utilizando-se de várias repetições para a obtenção de resultados o mais 
próximo da realidade possível, levando em consideração as variáveis erros advindos tanto dos 
equipamentos quanto de suas execuções, já que essas últimas foram de autoria de um primeiro 
contato com o experimento em questão. 
 No decorrer da prática, os resultados foram discutidos, sendo relatados durante esse 
trabalho e, por fim, o objetivo da aula foi alcançado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.Referencial Teórico 
 
1.1 Colisões 
 As colisões são interações entre corpos em que um exerce força sobre o outro. Como, por 
exemplo, em uma partida de sinuca na qual uma bola é atirada contra outras bolas gerando 
colisões. Nessas colisões podem ocorrer diversas situações, como, por exemplo, uma bola para 
e outra segue em movimento, uma bola segue atrás da outra, uma bola segue adiante e outra 
volta. 
 As colisões podem ser classificadas em: colisão perfeitamente elástica, colisão parcialmente 
elástica, colisão perfeitamente inelástica e colisão parcialmente inelástica. Serão abordadas 
nesse trabalho apenas a perfeitamente elástica e a perfeitamente inelástica. 
 
1.2 Colisão Perfeitamente Elástica 
 A colisão é denominada elástica quando ocorre conservação da energia mecânica – ou 
seja, a energia cinética antes da colisão é igual à energia cinética após - e do momento linear 
dos corpos envolvidos. A principal característica desse tipo de colisão é que, após o choque, a 
velocidade das partículas muda de direção, mas a velocidade relativa entre os dois corpos 
mantém-se igual – devido ao seu coeficiente de restituição possuir valor 1. Para compreender 
melhor, observe o exemplo da figura: 
 
Observa-se na figura acima que, após o choque, as esferas passaram a mover-se em 
sentido contrário ao que tinham antes de colidirem, ou seja, após a colisão, os corpos seguem 
separados (velocidade diferentes) e o sistema não perde energia cinética. 
A seguir, as equações para a energia cinética e para o momento linear: 
• Para conservação do momento linear: 
 
 
 
 
 
 
 
Qi = Qf —> mA . VIA + mB . VIB = mA . VFA + mB . VFB 
• Para conservação da energia cinética: 
EI = EF —> 1 mA . VIA2 + 1 mB . VIB2 = 1 mA . VFA2 + 1 mB . VFB2 
 2 2 2 2 
Sendo que: 
mA e mB são as massas dos corpos A e B respectivamente; 
VI é a velocidade inicial; 
VF é a velocidade final. 
1.3 Colisão Perfeitamente Inelástica 
 
Quando ocorre a perda máxima de energia cinética. Dessa forma, apenas o momento 
linear é conservado. Após esse tipo de colisão, os objetos seguem unidos como se fossem um 
único corpo com massa igual à soma das massas antes do choque. Veja a figura: 
 
Com o momento linear sendo conservado, podemos obter uma expressão para a 
velocidade final VF dos objetos. Veja as equações a seguir: 
Qi = Qf —> mA . VIA + mB . VIB = (mA + mB) VF 
Isolando VF, temos: 
VF = mA . VIA + mB . VIB 
 mA + mB 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.Procedimento experimental 
 
 Durante o procedimento experimental feito no laboratório de física do Instituto Federal da 
Paraíba (IFPB), foram usados alguns equipamentos para a realização e o sucesso do 
experimento, como: Trilho de ar linear com base principal, rampa intermediária e plataforma 
de deslizamento com trilhos de ar, carro com dois pinos, carro com seis pinos, suporte com 
mola, 14 massas acopláveis de 50 g, unidade geradora de fluxo de ar, mangueira flexível, 
conjunto de hastes paralelas, suporte com M3 com ímã, suporte com M3 com ferrite, Bobina, 
24 VCC, 1A, interruptor momentânea, fonte de alimentação, 2 cercas ativadoras com 10 
intervalos iguais, 4 elásticos ortodônticos, 2 sensores fotoelétricos,2 cabos miniDIN, 
InterfaceLab200 USB. 
 Na primeira fase do experimento foi realizado o movimento elástico da colisão dos carros, 
sendo assim o tempo que a régua passava no canal 2 após a força exercida e após a colisão com 
o outro carro, veja os valores encontrados: 
Carro 1: 
PERÍODO (s) INTERVALOS 
0,000000 0,000 
0,029533 1,000 
0,057126 2,000 
0,084754 3,000 
0,112350 4,000 
0,140016 5,000 
0,167647 6,000 
0,195293 7,000 
0,223048 8,000 
0,250655 9,000 
0,278457 10,000 
1,449758 11,000 
1,641004 12,000 
1,832451 13,000 
2,022596 14,000 
2,210125 15,000 
2,399573 16,000 
2,588328 17,000 
2,777799 18,000 
2,967704 19,000 
3,158979 20,000 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Carro 2: 
PERÍODO (s) INTERVALOS 
0,000000 0,000 
0,045344 1,000 
0,089069 2,000 
0,132912 3,000 
0,176826 4,000 
0,220458 5,000 
0,264296 6,000 
0,308122 7,000 
0,351737 8,000 
0,395480 9,000 
0,439138 10,000 
 
 Na segunda fase do experimento foi realizado o movimento inelástico da colisão dos carros, 
sendo assim o tempo que a régua passava no canal 2 após a força exercida no ponto de partida, 
veja os valores encontrados: 
Carro 1: 
PERÍODO (s) INTERVALOS 
0,000000 0,000 
0,060203 1,000 
0,121553 2,000 
0,183062 3,000 
0,244560 4,000 
0,306044 5,000 
0,367750 6,000 
0,429388 7,000 
0,491216 8,000 
0,551530 9,000 
0,614892 10,000 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Carro 2: 
PERÍODO (s) INTERVALOS 
0,000000 0,000 
0,169727 1,000 
0,342529 2,000 
0,514327 3,000 
0,685234 4,000 
0,855460 5,000 
1,024483 6,000 
1,191943 7,000 
1,358422 8,000 
1,523531 9,000 
1,687174 10,000 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Resultados e discussões. 
 
1. Utilize os dados obtidos com os experimentos para verificar o princípio da conservação do 
momento e da energia na colisão elástica. 
2. Utilize os dados obtidos com os experimentos para verificar o princípio da conservação do 
momento na colisão inelástica. Justifique qualquer erro ou disparidade. 
3. Calcule a perda de energia cinética na colisão elástica. 
4. Justifique qualquer erro ou disparidade entre os momentos iniciais e finais nas colisões 
elástica e inelástica. 
5. Calcule e justifique qualquer erro ou disparidade entre as energias cinéticas iniciais e finais 
nas colisões elástica e inelástica. 
 
1. 
As massas dos carros (colisão elástica): 
● Carro com 2 pesos(1º carro): 336,1 g 
● Carro com 6 pesos(2º carro): 530,2 g 
Calculando a velocidadeem intervalos por segundo: 
 ● Velocidade do 1º carro passando pelo intervalo 10 do 1º sensor: 
10/0,278457 = 35,912187 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜𝑠/𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜 
● Velocidade do 1º carro passando pelo intervalo 20 do 1º sensor (na volta): 
20/3,158979 = 6,331159 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜𝑠/𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜 
● Velocidade do 2º carro passando pelo intervalo 10 do 2º sensor: 
10/0,439138 = 22,771884 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜𝑠/𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜 
 
 
 
 
 
 
 
 
Utilizando as equações: 
 336,1 x 35,912187 + 530,2 x 0 = 530,2 x 22,771884 
12.070,086050 = 12.073,6528968 
2. 
Para verificar o princípio da conservação do momento na colisão inelástica, usamos as 
seguintes equações: 
𝑄𝑖 = 𝑄𝑓 — > 𝑚𝐴 . 𝑉𝐼𝐴 + 𝑚𝐵 . 𝑉𝐼𝐵 = (𝑚𝐴 + 𝑚𝐵) 𝑉𝐹 
As massas dos carros (colisão inelástica): 
● Carro com 2 pesos(1º carro): 333,4 g 
● Carro com 6 pesos(2º carro): 521,7 g 
 
Calculando a velocidade em intervalos por segundo: 
● Velocidade do 1º carro passando pelo intervalo 10 do 1º sensor: 
10/0,614892 = 16,263018 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜𝑠/𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜 
● Velocidade do 2º carro passando pelo intervalo 10 do 2º sensor (na volta): 
 20/1,687174 = 11,854141 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜𝑠/𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑o 
 
Utilizando a equação: 
 334,4 x 16,263018 + 521,7 x 0 = (333,4+521,7) x 11,854141 
 -> 5.438,3532192 = 10.148,330110 
 
3) A perda de energia cinética na colisão elástica é: 
 
12.073,6528968- 12.070,086050= 3,5668468 
 
4) Existe uma disparidade em ambas as colisões, pois existem forças externas interferindo 
nos experimentos, não sendo efetivamente um sistema isolado. 
5) Colisão Elástica: Ocorre uma disparidade entre as energias cinéticas, pois só à conservação 
se as forças externas atuantes nos corpos forem nulas. 
 
 
 
 
 
 
 
Conclusão 
 
Durante esse experimento, foi mostrado, na prática, as definições de colisões 
perfeitamente elásticas e perfeitamente inelásticas e exemplos de como acontecem em vida 
real, observando os conceitos de energia, momento, choque, velocidade e carga. Obtendo, a 
partir disso, os resultados dos cálculos da conservação do momento e da energia nas duas 
colisões e da perda da energia cinética na colisão elástica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bibliografia 
 
• Colisões elásticas e inelásticas. Disponível em: < 
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/colisoes-elasticas-inelasticas.htm >. Acesso 
em: 30 de maio de 2022. 
• 
• Colisões (2) - Tipos. Disponível em: < 
https://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/colisoes-2-
tipos.htm#:~:text=As%20colis%C3%B5es%20podem%20ser%20classificadas,el%C3
%A1stica%20e%20a%20colis%C3%A3o%20inel%C3%A1stica.&text=A%20colis%
C3%A3o%20el%C3%A1stica%20%C3%A9%20aquela,afastamento%20e%20aproxi
ma%C3%A7%C3%A3o%20s%C3%A3o%20iguais. >. Acesso em: 30 de maio de 
2022. 
• 
• Colisões. Disponível em: < https://brasilescola.uol.com.br/fisica/colisoes.htm >. 
Acesso em: 30 de maio de 2022. 
• 
• Colisões/Home. Disponível em: < https://propg.ufabc.edu.br/mnpef-sites/leis-de-
conservacao/colisoes/#:~:text=Colis%C3%A3o%20%C3%A9%20a%20intera%C3%
A7%C3%A3o%2C%20num,for%C3%A7as%20do%20tipo%20a%C3%A7%C3%A3
o%20%E2%80%93%20rea%C3%A7%C3%A3o. >. Acesso em: 30 de maio de 2020. 
 
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/colisoes-elasticas-inelasticas.htm
https://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/colisoes-2-tipos.htm#:~:text=As%20colis%C3%B5es%20podem%20ser%20classificadas,el%C3%A1stica%20e%20a%20colis%C3%A3o%20inel%C3%A1stica.&text=A%20colis%C3%A3o%20el%C3%A1stica%20%C3%A9%20aquela,afastamento%20e%20aproxima%C3%A7%C3%A3o%20s%C3%A3o%20iguais
https://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/colisoes-2-tipos.htm#:~:text=As%20colis%C3%B5es%20podem%20ser%20classificadas,el%C3%A1stica%20e%20a%20colis%C3%A3o%20inel%C3%A1stica.&text=A%20colis%C3%A3o%20el%C3%A1stica%20%C3%A9%20aquela,afastamento%20e%20aproxima%C3%A7%C3%A3o%20s%C3%A3o%20iguais
https://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/colisoes-2-tipos.htm#:~:text=As%20colis%C3%B5es%20podem%20ser%20classificadas,el%C3%A1stica%20e%20a%20colis%C3%A3o%20inel%C3%A1stica.&text=A%20colis%C3%A3o%20el%C3%A1stica%20%C3%A9%20aquela,afastamento%20e%20aproxima%C3%A7%C3%A3o%20s%C3%A3o%20iguais
https://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/colisoes-2-tipos.htm#:~:text=As%20colis%C3%B5es%20podem%20ser%20classificadas,el%C3%A1stica%20e%20a%20colis%C3%A3o%20inel%C3%A1stica.&text=A%20colis%C3%A3o%20el%C3%A1stica%20%C3%A9%20aquela,afastamento%20e%20aproxima%C3%A7%C3%A3o%20s%C3%A3o%20iguais
https://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/colisoes-2-tipos.htm#:~:text=As%20colis%C3%B5es%20podem%20ser%20classificadas,el%C3%A1stica%20e%20a%20colis%C3%A3o%20inel%C3%A1stica.&text=A%20colis%C3%A3o%20el%C3%A1stica%20%C3%A9%20aquela,afastamento%20e%20aproxima%C3%A7%C3%A3o%20s%C3%A3o%20iguais
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/colisoes.htm
https://propg.ufabc.edu.br/mnpef-sites/leis-de-conservacao/colisoes/#:~:text=Colis%C3%A3o%20%C3%A9%20a%20intera%C3%A7%C3%A3o%2C%20num,for%C3%A7as%20do%20tipo%20a%C3%A7%C3%A3o%20%E2%80%93%20rea%C3%A7%C3%A3o
https://propg.ufabc.edu.br/mnpef-sites/leis-de-conservacao/colisoes/#:~:text=Colis%C3%A3o%20%C3%A9%20a%20intera%C3%A7%C3%A3o%2C%20num,for%C3%A7as%20do%20tipo%20a%C3%A7%C3%A3o%20%E2%80%93%20rea%C3%A7%C3%A3o
https://propg.ufabc.edu.br/mnpef-sites/leis-de-conservacao/colisoes/#:~:text=Colis%C3%A3o%20%C3%A9%20a%20intera%C3%A7%C3%A3o%2C%20num,for%C3%A7as%20do%20tipo%20a%C3%A7%C3%A3o%20%E2%80%93%20rea%C3%A7%C3%A3o
https://propg.ufabc.edu.br/mnpef-sites/leis-de-conservacao/colisoes/#:~:text=Colis%C3%A3o%20%C3%A9%20a%20intera%C3%A7%C3%A3o%2C%20num,for%C3%A7as%20do%20tipo%20a%C3%A7%C3%A3o%20%E2%80%93%20rea%C3%A7%C3%A3o