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Laboratório 5
Momento e Colisões
Universidade Federal de Itajubá
Instituto de Física & Química
Disciplina de Física I
Interações muito rápidas (como as colisões) 
ocorrem com frequência na natureza e são de difícil 
análise. Além de reduzido tempo de interação entre 
os corpos ou partículas, é grande a complexidade da 
colisão, que envolve deformação do corpo e mais de 
um tipo de força ou transferência de energia.
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FAÇA e/ou ANOTE NA FOLHA DE DADOS:
1) Descreva de forma sucinta o aparato do seu experimento. Faça um 
desenho esquemático ou uma foto para o relatório.
2) Caracterize a balança utilizada (precisão de 1g e fundo de escala de 
5100g), anotando na sua folha de dados: a) Marca e modelo; b) faixa 
nominal, precisão e erro.
3) Verifique a configuração dos carrinhos: um ímã em uma extremidade 
e uma molinha na outra; uma moedinha amarela (para marcação no 
programa “Tracker”). Um dos carrinhos deve ter 100g de lastro (50g 
de cada lado).
4) Tare a balança e meça a massa do carrinho “A” (o que tem 100g de 
lastro), “mA”, junto com tudo que ele deve ter. Meça também a massa 
do carrinho “B” (sem lastro), “mB”. Anote-as na Folha de Dados.
5) Nivele o trilho com atenção. Esta experiência requer ausência de 
forças externas, portanto, deve-se evitar qualquer componente da força 
peso dos carrinhos ao longo do movimento.
6) Verifique se a câmera de filmagem tem carga em sua bateria e 
prepare-a para filmar com a máxima resolução possível. Se for 
necessário, consulte o manual da câmera.
7) Posicione a câmera de modo a ficar paralela ao trilho, de frente para o 
meio do mesmo. As colisões deverão ocorrer na metade do trilho (o 
campo de visão da câmera é em torno de 70 a 80 cm do trilho). Deve-se 
evitar que o reflexo das luzes do teto atrapalhem a filmagem.
8) A primeira colisão será tal que os carrinhos irão colidir pelas 
extremidades com mola. Posicione os discos amarelos de 
marcação, de modo que eles fiquem voltados para a câmera e no pino 
mais próximo da extremidade com mola. 
9) Ligue o compressor de ar, posicione o carrinho “A” no centro do 
trilho (“parado”, mas é permitido pequeno movimento) e o carrinho “B”
na extremidade do trilho, junto ao impulsionador. 
10) Acione a filmagem e impulsione o carrinho “B”. A filmagem pode ser 
interrompida quando o carrinho “A” chegar à outra extremidade do trilho.
11) A segunda colisão será também pelas extremidades com mola, 
com os carrinhos “A” e “B” trocando de posição. Não se esqueça 
de reposicionar os discos amarelos de marcação. Repita os passos 9 e 
10, com as posições dos carrinhos invertidas.
12) A terceira colisão será tal que os carrinhos irão colidir pelas 
extremidades com ímãs. Os ímãs NÃO devem estar firmemente 
acoplados aos carrinhos, deixe-os um pouco frouxos. Reposicione
os discos amarelos de marcação. Repita os passos 9 e 10.
Por outro lado, o uso da quantidade de 
movimento ou momento para análise destas 
interações rápidas é ideal, pois além de quantificar o 
estado cinemático do corpo ou partícula, é uma 
grandeza conservada na ausência de forças 
externas, independente do tipo de colisão. 
Experiência Proposta
Objetivos:
- Observar e medir a conservação do momento em colisões;
- Analisar grandezas cinemáticas em dois tipos de colisões;
- Efetuar medidas primárias de deslocamento e tempo;
- Calcular medidas secundárias de velocidade, momento e energia;
- Construir e analisar gráficos de grandezas cinemáticas;
- Calcular o centro de massa de um sistema colisional em movimento.
Materiais:
- Trilho de ar metálico de 2 m, com compressor de ar e impulsionador;
- Carrinhos (2) metálicos para o trilho (elementos de movimento);
- Molas, ímãs e marcador (disco amarelo), para acoplar aos carrinhos;
- Câmera com amostragem mínima de 20 quadros/segundo e suporte;
- Computador com programas “Tracker” e “SciDAVis” instalados;
- 100g de lastro (2 massas de 50g) para um dos carrinhos;
- Balança Digital.
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19) Adicione o bastão de medição, utilizando a escala do próprio trilho. A 
escala deve ser indicada em metros.
20) Crie um Ponto de Massa “A” (� Novo). Faça o template deste ponto 
(Crtl+Shift), bem em cima do (e um pouco maior que o) disco amarelo do 
carrinho “A”. Clique em “Search” para o autotracker obter os dados (t, x e y).
21) Modifique os dados de saída. Clique em “Dados” e selecione apenas “x”.
22) Salve os dados de saída do Tracker. No menu principal, em cima, vá em 
“Arquivo”, depois “Exportar”, depois “Arquivo de dados”. Abrirá uma nova 
janelinha. No campo “Células” escolha a opção “Todas as Células”. Clique 
em “Salvar Como”. Escolha o nome do arquivo, identificando a colisão e o 
carrinho (por exemplo, “C1A.dat”) e o diretório (desktop).
23) Crie um novo Ponto de Massa “B” (� Novo). Faça o template deste ponto 
bem em cima do (e um pouco maior que o) disco amarelo do carrinho “B”. 
Clique em “Search” e depois repita os passos 21 e 22.
24) Repita os passos 15 a 23 para os outros três filmes das colisões.
25) Edite os arquivos de dados com o programa “Notepad” ou equivalente. 
Apague a primeira linha onde consta o nome do arquivo (algo como
“massa_A”). Substitua todas as vírgulas “,” por pontos “.” (no menu em 
“Editar”, depois “Substituir”). Salve o arquivo no novo formato. 
REDUÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS:
26) Acione o programa “SciDAVis”. A cada procedimento completado, salve o 
arquivo de projeto no desktop para evitar surpresas desagradáveis.
27) Abra o arquivo de dados do carro “A” da primeira colisão na planilha do 
SciDAVis. Para tanto, no menu principal superior vá em “File”, depois 
“Import ASCII”. Procure o diretório e o arquivo e clique em “Open”. 
28) Faça um gráfico de pontos da variação de x contra o tempo. Para tanto 
selecione a coluna, vá em “Plot”, depois “Scatter”. O gráfico deve apresentar 
uma “quebra” de comportamento, correspondente à colisão. 
29) Ajuste retas para os pontos antes e após a colisão. Para tanto, clique no 
ícone no menu superior. Bolinhas amarelas e pontilhados surgirão no 
primeiro e último pontos do gráfico. Uma delas estará com a borda e linha 
pontilhada vermelha, indicando ser a móvel. As teclas flecha “����” e “����”
mudam o elemento móvel para uma ou outra. Movimente a segunda bolinha 
amarela para o último ponto antes da colisão. Faça o ajuste da reta (menu 
principal em “Analysis”, depois “Quick Fit”, depois “Fit Linear”). Na nova 
janela “Results Log”, estão os valores dos coeficientes de ajuste e seus 
erros. Anote apenas a medida do coeficiente angular da reta na Folha de 
Dados.
30) Repita o passo 29 para os pontos pós-colisão.
31) Repita os passos 27 a 30 para o carro “B” da primeira colisão.
32) Crie uma nova coluna na planilha do carro “B”. Na planilha dos dados, 
clique com o botão da direita do mouse e depois em “Add Column”. Na nova 
coluna criada, clique no cabeçalho e depois, na janela do lado direito, em 
“Description”. No campo “Name” escreva “xA”. Copie a coluna “x” da 
planilha do carro “A” na nova coluna da planilha do carro “B”.
33) Vamos calcular a posição do centro de massa para cada instante de 
tempo. Para tanto, crie uma outra coluna e mude o nome para “Xcm”. No 
campo fórmula, escreva “(mA*col(xA)+mB*col(x))/(mA+mB)”. Depois, clique 
no botão “Apply” para que os valores sejam calculados.
34) Repita os passos 29 e 30 para a coluna “Xcm”, anotando na Folha de 
Dados as medidas dos coeficientes angulares das retas ajustadas.
35) Calcule as medidas do momento total e da energia cinética total, antes 
e depois da primeira colisão, anotando-os na Folha de Dados.
36) (Relatório) Repita os passos 27 a 35 para os dados das outras três 
colisões.
37) (Relatório) Disserte na Folha de Dados sobre cada colisão, observando 
as quantidades calculadas nos passos 34 e 35, antes e após a colisão. 
Verifique quais asque se conservam e como isto está associado ao tipo de 
colisão envolvida.
REDUÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS:
14) Descarregue os quatro filmes no computador da bancada, com o auxílio 
do cabo USB.
15) Acione o programa Tracker e abra o filme da primeira colisão para 
tratamento. 
16) Clique na seta verde para ver o filme e determine o primeiro quadro
(t = 0 seg.) quando o carrinho impulsionado está com a metade dentro do 
campo de filmagem (Set start frame to slider). Use o quadro-a-quadro para 
melhor definição. 
17) Determine como último quadro (Set end frame to slider) o que mostra o 
carrinho que estava parado com apenas a metade dentro do campo de 
filmagem.
18) Adicione os eixos ordenados (x e y), deixando a origem onde o programa 
colocou. O eixo x deve estar paralelo ao trilho.
FAÇA e/ou ANOTE NA FOLHA DE DADOS:
13) A quarta colisão será também pelas extremidades com ímã, com os 
carrinhos “A” e “B” trocando de posição. Não se esqueça de reposicionar
os discos amarelos de marcação. Repita os passos 9 e 10, com as posições 
dos carrinhos invertidas.
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