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UNIVERSIDADE FEDERAL RURALDOSEMI-ÁRIDO
CENTROMULTIDISCIPLINARDE PAUDOS FERROS
DEPARTAMENTODECIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS
LABORATÓRIO DE 
MECÂNICA CLÁSSICA
Profª. Thatyara Freire de Souza
PLANO INCLINADO
Iremos estudar o comportamento de um corpo em movimento sobre plano inclinado, em
função do ângulo de inclinação da rampa. O Plano inclinado é utilizado desde a antiguidade, para
obtenção de vantagem mecânica para transportar objetos pesados para locais mais altos.
Podemos analisar a situação com objeto estático para estudar a maneira como as forças presentes
atuam e se equilibram no sistema.
Um corpo em repouso, apoiado numa superfície horizontal,
aplica sobre esta uma força F de compressão, cuja intensidade é
igual à do seu peso. A superfície de apoio exerce no corpo uma
força N de reação, que pôr ser perpendicular às superfícies de
contato é chamada de reação normal de apoio.
Considere um corpo apoiado sobre um plano inclinado, que forma um ângulo θ com a
horizontal, duas forças atuam no corpo; o peso P, vertical para baixo (sempre), e a reação normal
de apoio N, sempre perpendicular ao plano inclinado que é superfície de apoio.
Decompondo o peso P em duas componentes, uma Px, paralela ao plano, e outra Py,
perpendicular ao plano, a componente Py anula a reação normal de apoio N e a componente Px é
a resultante que faz o corpo descer.
MRUV
Galileu, estudando o movimento de queda-livre, notou que a utilização de um Plano
inclinado reduzia a aceleração a dos corpos por um fator senθ, ou seja: a = g senθ. Uma vez
caracterizada a queda livre como um movimento com aceleração constante, Galileu propõe e
resolve o seguinte problema: As velocidades adquiridas pelo mesmo corpo ao mover-se em
planos de diferentes inclinações são iguais quando a "altura" (h) desses planos forem iguais.
Nossos objetivos serão, caracterizar o Movimento Retilíneo (uniforme ou uniformemente
variado?) utilizando um plano inclinado com regulagem em relação à horizontal; construir o
gráfico da velocidade em função do tempo e determinar a aceleração de uma esfera. Além disso,
em um segundo momento, reconhecer a decomposição de forças em suas componentes
perpendicular e paralela ao plano inclinado para objetos específicos.
MATERIAIS UTILIZADOS:
- Plano Inclinado Regulável;
- Dinamômetro;
- Cronômetro;
- Carrinho, Bloco e Pesos.
Neste experimento, teremos a oportunidade de investigar movimentos unidimensionais,
utilizando-se uma rampa, onde um objeto desliza sobre um plano inclinado. Neste caso obtém-se
o movimento de uma partícula sob ação de uma força constante, ou seja, o objeto desce pela
rampa sob a ação da componente da força gravitacional. Com isso, podemos obter a dependência
da posição em função do tempo do movimento; verificar se a aceleração é função do ângulo de
inclinação da rampa; traçar diferentes gráficos das variáveis e interpretá-los.
Antes de iniciar a atividade prática, procure relembrar alguns conceitos, respondendo:
- No MRUV qual é a expressão que relaciona o deslocamento de um corpo em função do tempo?
- No MRUV qual é a expressão que relaciona a velocidade de um corpo em função do tempo?
- Qual é a curva/função obtida no gráfico de espaço versus tempo no MRUV?
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
# PARTE 1:
- Verificar o nivelamento inicial da base do plano inclinado.
- Verificar se a posição inicial do ponteiro indicador de ângulo está no zero.
- Utilizando o sistema tracionador, posicione o trilho na inclinação de 5 graus.
- Assinale com uma marca temporária na escala lateral, correspondente a posição inicial X0 de
saída do objeto. Lembre-se de fazer as anotações dos detalhes do experimento.
- A partir da posição inicial, marque mais cinco pontos equidistantes, X1, X2, X3, X4 e X5.
- Anote o ângulo de inclinação do trilho.
- Com o auxílio de um ímã, posicione a esfera na posição inicial X0. Simultaneamente, libere a
esfera e comece a marcar o tempo no cronômetro. Registre a medida do tempo quando a
esfera passa por X5 . Execute esse procedimento de medida 10 vezes, anotando os dados em
uma tabela.
- Abandone novamente o móvel da posição inicial e anote os tempos para cada posição (X1, X2,
X3 e X4). Execute este procedimento 10 vezes e anote seus dados em uma tabela. Calcule a
velocidade média em cada intervalo com seu respectivo desvio.
- Faça a média do tempo gasto pela esfera para se deslocar até cada uma das posições. Ou
seja, para cada posição, um valor médio de acordo com as dez medidas realizadas. E seu
respectivo erro.
- Calcular as velocidades, os valores médios e seus respectivos desvios.
- Considerando cada deslocamento e seus respectivos tempos, faça o gráfico de x versus t.
- Faça o gráfico de x versus t2 .
- Faça um gráfico de v versus t.
- Com base nos dados e no gráfico, estime o valor da aceleração da esfera.
- Abandone o objeto da posição X0 e marque o tempo necessário para o mesmo ir de X0 a X5.
Faça isso para 5 ângulos diferentes. Anote seus dados em uma. Calcule o valor da aceleração
para cada ângulo.
- Responda:
- Nesse tipo de experimento, quais os principais fatores que influenciam nos erros das
medições? Como poderia deixar este experimento mais preciso (ou seja, diminuir os erros)?
- Os valores encontrados para a aceleração estão de acordo com os valores esperados?
- O ângulo de inclinação influenciaria no valor da aceleração do objeto?
- Qual o significado físico da tangente de qualquer ponto da curva do gráfico x versus t?
- Qual o significado físico da tangente do gráfico v versus t? Qual o significado físico da área
sobre a curva?
- O ângulo de inclinação influencia o valor da aceleração do objeto? Explique.
# PARTE 2:
- Utilize um dinamômetro na vertical para efetuar
a medida do peso do carrinho, e anote.
- Monte o plano inclinado conforme as instruções
e coloque o dinamômetro e o carrinho em suas posições.
- Coloque o plano na horizontal (ângulo zero) e anote a
leitura do dinamômetro.
- Mude a inclinação do plano a cada 5° e anote o valor marcado no dinamômetro para cada
ângulo, até 40°.
- Faça um diagrama de corpo livre que represente a situação em análise e em seguida
identifique qual das componentes apresentadas é a que foi medida.
- O peso medido inicialmente poderá ser identificado como qual das componentes do diagrama
de corpo livre?
- Faça uma tabela com os valores de cada uma das forças do diagrama de corpo livre de acordo
com o ângulo de inclinação do plano.