Prévia do material em texto
ANHANGUERA EDUCACIONAL PINDAMONHANGABA GESTÃO DE PRODUÇÃO INDUSTRIAL LUIS CARLOS COSTA VIANNA MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO PINDAMONHANGABA-SP 2025 Sumário INTRODUÇÃO 4 OBJETIVOS 5 METODOLOGIA EXPERIMENTAL 6 Materiais Necessários 6 Procedimentos 6 Montando E Ajustando O Experimento 6 Nivelando A Base 6 Posicionando Ímã 6 Posicionando Fuso Elevador 6 Posicionando sensor: 6 Ajustando Inclinação Da Rampa 7 Ligando O Multicronômetro 7 Conectando O Cabo No Multicronômetro 7 Operando O Multicronômetro 7 Posicionando O Carrinho 7 Retirando O Ímã 7 Realizando A Leitura Dos Resultados 8 ANOTANDO OS DADOS 8 4.1 Construa o gráfico S x t (Espaço x Tempo). 8 4.2 Com base em seus conhecimentos, qual o tipo de função representada pelo gráfico “Espaço x Tempo”? Qual o significado do coeficiente angular (declividade da tangente) do gráfico construído? 9 4.3 Construa o gráfico S x t2 (Espaço x Tempo² ) 9 4.4 Com base em seus conhecimentos, qual o tipo de função representada pelo gráfico “Espaço x Tempo2”? Qual o significado do coeficiente angular do gráfico construído? 10 4.5 Calcule as velocidades para os pontos medidos t2, t4, t6, t8 e t10 e anote em uma tabela semelhante à demonstrada a seguir. 10 4.6 Construa o gráfico vm x t (velocidade x tempo). 11 4.7 Com base em seus conhecimentos, qual o tipo de função representada pelo gráfico “velocidade x tempo”? Qual o significado do coeficiente angular do gráfico construído? (Lembre-se que no MRUV, a velocidade é dada por v = vo + at). 12 4.8 Qual a aceleração média deste movimento? 12 4.9 Ainda utilizando o gráfico, encontre a velocidade inicial do carrinho no t0. Para isso, basta extrapolar o gráfico e verificar o valor da velocidade quando a curva “cruza ” o eixo y. 12 4.10 Monte a função horária do experimento 13 4.11 Por que é possível afirmar que esse movimento é uniformemente variado? 13 4.12 Faça o experimento com a inclinação de 20° e compare os resultados 13 CONCLUSÃO 16 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA 17 INTRODUÇÃO O Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV) pode ser definido como o movimento de um móvel em linha reta, em que a velocidade é proporcional ao tempo e a aceleração é constante. Portanto, diz-se que a variação da velocidade é igual para intervalos de tempo iguais e a aceleração média é igual à aceleração instantânea em qualquer ponto. No movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), o vetor velocidade de um móvel tem seu módulo variado no decorrer do tempo (sem variar a direção). Essa variação se dá de maneira uniforme, de modo que a aceleração é constante. OBJETIVOS O experimento tem como objetivo explorar o comportamento de um carrinho submetido a um movimento retilíneo uniformemente variado. Como parte das atividades você terá que fazer a montagem e ajustes dos equipamentos e instrumentos necessários para a realização do experimento, de acordo com as instruções do roteiro apropriado. Ao final deste experimento, você deverá ser capaz de: Caracterizar o movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV); Fornecer a equação horária da posição e da velocidade de um móvel em MRUV, a partir de suas observações e medições; Construir diferentes gráficos envolvendo as principais variáveis físicas do MRUV; Interpretar gráficos das variáveis do MRUV. METODOLOGIA EXPERIMENTAL Materiais Necessários • Plano Inclinado; • Sensor Fotoelétrico; • Multicronômetro. Procedimentos Montando E Ajustando O Experimento Posicione o nível bolha no plano inclinado. Nivelando A Base Nivele a base, ajustando os “pés” da base do plano inclinado, deixando a bolha do nível centralizada. Posicionando Ímã Posicione o ímã no seu ponto de fixação no plano inclinado. Esse ímã será usado posteriormente para fixar o carrinho. Posicionando Fuso Elevador Neste experimento usaremos a posição para grandes inclinações. Portanto, posicione o fuso elevador na posição mais próxima do transferidor. Posicionando sensor: Posicione o sensor em 300 mm na régua. O sensor será utilizado para medir o tempo decorrido no movimento do carrinho. Ajustando Inclinação Da Rampa Inicie a etapa de regulagem do ângulo da rampa, girando o fuso. Com o fuso na posição de grandes inclinações e observando o transferidor, ajuste o ângulo para 10°. Ligando O Multicronômetro Conecte a fonte de alimentação do multicronômetro na tomada. Conectando O Cabo No Multicronômetro Conecte o cabo do sensor na porta S0 do multicronômetro. Operando O Multicronômetro Caso não possua familiaridade com a operação do multicronômetro, siga para o passo 9 do Tutorial VirtuaLab deste roteiro. Posicionando O Carrinho Para que não desça a rampa antes do desejado, arraste o carrinho até o ímã. O carrinho permanecerá em repouso até que o ímã, que o mantém nesta posição, seja retirado. Retirando O Ímã Solte o carrinho, retirando o ímã da posição. O carrinho será solto, descerá pelo plano inclinado e o sensor medirá o intervalo de tempo entre as marcações existentes sobre o carrinho. Realizando A Leitura Dos Resultados Realize a leitura dos resultados, utilizando as funções do multicronômetro. Caso não possua familiaridade com a leitura dos resultados no multicronômetro, siga para o passo 12 do Tutorial VirtuaLab deste roteiro. Devido às marcações existentes sobre o carrinho, o sensor captará medidas de tempo nas marcações 0 mm, 18 mm, 36 mm, 54 mm, 72 mm, 90 mm, 108 mm, 126 mm, 144 mm, 162 mm e 180 mm ANOTANDO OS DADOS S(m) t(s) T²(s)² 0 0 0 18mm = 0,018 0.343 0.117649 36mm = 0,036 0.371 0.137641 54mm = 0,054 0.3981 0.158483 72mm = 0,072 0.4229 0.178844 90mm = 0,09 0.4466 0.199451 108mm = 0,108 0.4692 0.220148 126mm = 0,126 0.4909 0.240982 144mm = 0,144 0.5118 0.261939 162mm = 0,162 0.532 0.283024 180mm = 0,180 0.5515 0.304152 4.1 Construa o gráfico S x t (Espaço x Tempo). 4.2 Com base em seus conhecimentos, qual o tipo de função representada pelo gráfico “Espaço x Tempo”? Qual o significado do coeficiente angular (declividade da tangente) do gráfico construído? A função representada no gráfico significa a posição do objeto em relação ao tempo a partir da posição inicial. Neste caso, o coeficiente angular representa a distância do objeto em relação ao ponto 0, onde ainda está tendo movimentação e aceleração, o coeficiente angular representa a inclinação da reta em relação ao eixo das abcissas (x) 4.3 Construa o gráfico S x t2 (Espaço x Tempo² ) 4.4 Com base em seus conhecimentos, qual o tipo de função representada pelo gráfico “Espaço x Tempo2”? Qual o significado do coeficiente angular do gráfico construído? É uma função de 2º grau, que apresenta a posição do objeto em relação a pontos de tempo mais curtos, ou seja, mais próximo do t inicial (t= 0). O coeficiente angular apresenta o início do movimento e da aceleração do carrinho, também apresenta a posição da parábola, quando é positivo a parábola é voltada para cima. 4.5 Calcule as velocidades para os pontos medidos t2, t4, t6, t8 e t10 e anote em uma tabela semelhante à demonstrada a seguir. Vm(trecho) = ∆S/∆t Intervalos Vm(m/s) S0 a S2 (∆S2) / (∆t2) S2 a S4 (∆S4) / (∆t4) S4 a S6 (∆S6) / (∆t6) S6 a S8 (∆S8) / (∆t8) S8 a S10 (∆S10) / (∆t10) Portanto: ∆S2= S2 – S0= 0.036 - 0.018 = 0.018 m ∆t2= t2– t0= 0.371 - 0.343 = 0.028 s ∆S4= S4 – S2= 0.072 - 0.036 = 0.036 m ∆t4= t4– t2= 0.4229 - 0.371 = 0.0519 s ∆S6= S6 – S4= 0.108 - 0.072 = 0.036 m ∆t6= t6– t4= 0.4692 - 0.4229 = 0.0463 s ∆S8= S8 – S6= 0.144 - 0.108 = 0.036 m ∆t8= t8– t6= 0.5118 - 0.4692 = 0.043 s ∆S10 = S10 – S8= 0.180 - 0.144 = 0.038 m ∆t10 = t10 – t8= 0.5515 - 0.5118 = 0.0397 s Vm(S0a S2) = ΔS2/Δt2= 0.036/0.028 = 1,28 m/s Vm(S2a S4) = ΔS4/Δt4= 0.036/0.051 = 0.7059 m/s Vm(S4a S6) = ΔS6/Δt6= 0.036/0.046 = 0.7826 m/s Vm(S6a S8) = ΔS8/Δt8= 0.036/0.043 = 0.8372 m/s Vm(S8a S10) = ΔS10/Δt10 = 0.038/0.0397= 0.9571 m/s 4.6 Construa o gráfico vm x t (velocidade x tempo). 4.7 Com base em seus conhecimentos, qualo tipo de função representada pelo gráfico “velocidade x tempo”? Qual o significado do coeficiente angular do gráfico construído? (Lembre-se que no MRUV, a velocidade é dada por v = vo + at). Representa a função da aceleração do móvel, o módulo da velocidade aumenta por tratar-se de uma reta crescente, sendo progressivo acelerado, o coeficiente angular mede a aceleração escalar. . 4.8 Qual a aceleração média deste movimento? 0,2m/s 4.9 Ainda utilizando o gráfico, encontre a velocidade inicial do carrinho no t0. Para isso, basta extrapolar o gráfico e verificar o valor da velocidade quando a curva “cruza ” o eixo y. 4.10 Monte a função horária do experimento Onde: • a = Aceleração (m/s²); • t = Tempo (s); • V0 = Velocidade inicial (Instante t0); • S0 = Posição inicial (lembre-se da marcação onde o sensor foi posicionado). S = 0,018+1,28 x 0,371 + ½ 0,371² 4.11 Por que é possível afirmar que esse movimento é uniformemente variado? É possível afirmar que este movimento é uniformemente variado, pois ocorre a variação de velocidade em intervalos iguais. Velocidade constante e diferente de zero. 4.12 Faça o experimento com a inclinação de 20° e compare os resultados Inclinação a 10º S(m) t(s) T²(s)² 0 0 0 18mm = 0,018 0.343 0.117649 36mm = 0,036 0.371 0.137641 54mm = 0,054 0.3981 0.158483 72mm = 0,072 0.4229 0.178844 90mm = 0,09 0.4466 0.199451 108mm = 0,108 0.4692 0.220148 126mm = 0,126 0.4909 0.240982 144mm = 0,144 0.5118 0.261939 162mm = 0,162 0.532 0.283024 180mm = 0,180 0.5515 0.304152 Inclinação a 20º S(m) t(s) T²(s)² 0 0 0 18mm = 0,018 0.2525 0.0638 36mm = 0,036 0.2721 0.0740 54mm = 0,054 0.2904 0.0843 72mm = 0,072 0.3078 0.0947 90mm = 0,09 0.3243 0.1052 108mm = 0,108 0.3401 0.1157 126mm = 0,126 0.3553 0.1262 144mm = 0,144 0.3699 0.1368 162mm = 0,162 0.3840 0.1474 180mm = 0,180 0.3977 0.1582 Adotando um ângulo de inclinação de 20° observa-se que o carrinho desce a uma variação de velocidade igual em intervalos de tempo iguais, no experimento também observou-se que o tempo decorrido no movimento do carrinho é menor quando comparado com o ângulo de inclinação de 10°. CONCLUSÃO Com a conclusão deste experimento, podemos compreender e estimar a velocidade média e a aceleração média de um objeto em movimento, interpretar gráficos sobre deslocamento, velocidade e aceleração, e reconhecer que a velocidade mede a taxa de variação da posição no tempo e que aceleração mede a taxa de variação da velocidade no tempo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA Algetec – Laboratórios Virtuais. Simulador “Movimento Retilíneo Uniforme – MRU”disponível em: https://cogna.grupoa.education/sagah/object/default/101485569 acesso em 03/04/2025. GASPAR, A. Física: Volume Único. 7ª ed. São Paulo: Ática, 2015. HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física – Volume 1: Mecânica. 10ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para Cientistas e Engenheiros – Volume 1: Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica. 6ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009. 2 image3.png image4.png image5.png image6.png image7.png image1.png image2.png