FÍSICA EXPERIMENTAL AV1

Prévia do material em texto

15
UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
FÍSICA EXPERIMENTAL I
Resende
2015
BRUNO OLIVEIRA BUENO
FÍSICA EXPERIMENTAL I
Relatório apresentado a Universidade Estácio de Sá na disciplina de Física Experimental I no curso de Engenharia de Produção, pelo aluno Bruno Bueno, mat.: 201403459622 como requisito para obtenção de nota agregada a AV1, ministrada pela professor Paulo Cesar.
	
Resende
2015
EXPERIMENTO 1 
O MOVIMENTO E A TRAJETÓRIA
OBJETIVOS GERAIS
O seguinte experimento tem como finalidades:
Conhecer o Movimento Retilíneo e seus componentes;
Traças pontos e retas em folha milimetrada.
Calcular vetores, ângulos e mencionar expressão analítica
Caracterizar o Movimento e a Trajetória de uma partícula;
Utilizar os conhecimentos adquiridos para resolver problemas que possam acontecer na vida prática, relativos à cinemática do ponto material.
MATERIAL NECESSÁRIO
09 canetas de cores diferentes;
01 rolo de fita crepe;
05 pedaços (20 mm) de fita adesiva;
01 bloca de folhas milimetrada;
01 régua;
01 transferidor.
CONCEITO
	O Movimento Retilíneo é aquele movimento em que o corpo ou ponto material se desloca apenas em trajetórias retas, unidimensional. Para tanto, ou a velocidade se mantém constante ou a variação da velocidade dá-se somente em módulo, nunca em direção. No movimento retilíneo temos que conceituar:
Móvel – aquele que realiza o movimento.
Ponto Material ou Corpo Extenso – Ponto Material é um móvel, quando se quer saber a trajetória, não sendo importante suas dimensões. Quando as dimensões passam a ter relevância, deixa de ser Ponto Material e passa a ser Corpo Extenso.
Movimento – Movimento é a mudança de posição em relação ao referencial.
Referencial – Pode ser pessoa, objeto, eixos, etc. Aquilo em relação ao qual se avalia o movimento.
Posição – Localização. Tem a ver com o referencial (variável X).
Deslocamento – Quando há variação da posição. Pode ser definido pelo Delta. (Sempre a final – Inicial).
VETORES:
Direção de A para B
AB= B – A= (12,15) – (3,6)= (9,9)
Expressão Analítica: AB= X2 - X1; Y2 - Y1= (X2 -X1) i + (Y2 - Y1) j
 AB= 12 – 3 , 15 – 6= (9) i + (9) j
Direção de A para C
AC= C – A= (10,4 ; 11) – (3,6)= (7,4 ; 5)
Expressão Analítica: AC= X2 - X1; Y2 - Y1= (X2 -X1) i + (Y2 - Y1) j
 AC= 10,4 – 3 ; 11 – 6 = (7,4) i + (5) j
Direção de C para B
CB= B – C= (12 ; 15) – (10,4 ; 11)= (1,6 ; 4)
Expressão Analítica: CB= X2 - X1; Y2 - Y1= (X2 -X1) i + (Y2 - Y1) j
 CB= 12 – 10,4 ; 15 – 11 = (1,6) i + (4) j
MÓDULO DOS VETORES
|XY|= V(X2-X1) + (Y2-Y1)
|AB|= V (12-3)² + (15-6)² = |AB|= V 162 = 12,73 (confere com o gráfico)
|AC|= V (10,4-3)² + (15-11)² = |AB|= V 79,76 = 8,93 (confere com o gráfico)
|CB|= V (12-10,4)² + (15-11)² = |AB|= V 18,56 = 4,30 (confere com o gráfico)
ÂNGULOS
Tg alfa= Cateto oposto/Cateto adjacente = Y2 – Y1 / X2 – X1
tgAB= 9/9= TgAB= 1 45°
tgAC= 5/7,4= TgAC= 0,675 34,01°
tgCB= 4/1,6= TgCB= 2,5 68,2°
Obs.: Na calculadora CASSIO, deve-se fazer (Shift + tang + valor ângulo + igual).
VETORES:
Direção de 0 para A
0A= A – 0= (3,6) – (0,0)= (3,6)
Expressão Analítica: 0A= X2 - X1; Y2 - Y1= (X2 -X1) i + (Y2 - Y1) j
 0A= 0 – 3 , 0 – 6= (-3) i + (-6) j
Direção de 0 para B
0B= B – 0= (10,4 ; 11) – (0,0)= (10,4 ; 11)
Expressão Analítica: 0B= X2 - X1; Y2 - Y1= (X2 -X1) i + (Y2 - Y1) j
 0B= 0 - 10,4 ; 0 - 11 = (-10,4) i + (-11) j
Direção de 0 para C
0C= C – 0= (12 ; 15) – (0,0)= (12 , 15)
Expressão Analítica: 0C= X2 - X1; Y2 - Y1= (X2 -X1) i + (Y2 - Y1) j
 0C= 0 – 12 ; 0 – 15 = (-12) i + (-15) j
MÓDULO DOS VETORES
|XY|= V(X2-X1) + (Y2-Y1)
|0A|= V (3)² + (6)² = |0A|= V 45 = 6,71 (confere com o gráfico)
|0B|= V (12)² + (15)² = |0B|= V 369 = 19,21 (confere com o gráfico)
|0C|= V (10,4)² + (11)² = |0C|= V 229,16 = 15,14 (confere com o gráfico)
ÂNGULOS
Tg alfa= Cateto oposto/Cateto adjacente = Y2 – Y1 / X2 – X1
tg0A= 6/3= Tg0A= 2 63,43°
tg0B= 15/12= Tg0A= 1,25 51,34°
tg0C= 11/10,4= Tg0C= 1,06 46,66°
ANEXOS
Gráfico dos vetores na folha milimetrada conforme solicitado. 
Equações de primeiro e segundo grau – Gráficos e cálculos na folha milimetrada conforme solicitado.
EXPERIMENTO 2
O MOVIMENTO RETILÍNEO E UNIFORME E SUAS CARACTERÍSTICAS
CONCEITO
	O Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) é aquele em que o móvel percorre uma trajetória sofrendo variações de velocidade iguais para intervalos de tempo iguais. Ou ainda, é aquele em que o móvel percorre uma trajetória retolínea com aceleração constante.
	No MRU: aceleração = aceleraçãomédia = cosntante
ACELERAÇÃO CONSTANTE
Função Velocidade v= vinicial + a.t
FUNÇÃO HORÁRIA
x – xinicial= vinicial t + ½ at²
OUTRAS EQUAÇÕES (para a= constante)
v²= v²inicial + 2a (x-xinicial)
x – xinicial= ½ (vinicial + v)t
x – xinicial= vt – ½ at
OBJETIVOS GERAIS
O seguinte experimento tem como finalidades:
Conhecer o Movimento Retilíneo Uniforme;
Reconhecer grandeza física Velocidade e Aceleração;
Conhecer o Movimento Retilíneo Uniforme;
Caracterizar o Movimento e a Trajetória de uma partícula pelo plano inclinado;
Utilizar os conhecimentos adquiridos para resolver problemas que possam acontecer na vida prática, relativos à cinemática do ponto material.
Observação: Para realizarmos esse experimento teremos que conceituar algumas grandezas físicas como velocidade e aceleração.
VELOCIDADE
	Grandeza física que dá uma medida da rapidez que algo se move.
Velocidade Média Vméd.= Delta x / Denta t
Velocidade Escalar Média Sméd.=distância total / Delta t
Velocidade Instantânea v= Lim delta x / delta t com delta t tendendo a zero
Velocidade Escalar Instantânea = |v|
ACELERAÇÂO
É a grandeza física que dá uma medida de variação de velocidade.
Aceleração Média Améd= Delta v / Delta t
Aceleração Instantânea A= Lim delta v/delta t com delta t tendendo a zero d²x / dt²
MATERIAL NECESSÁRIO
01 planos inclinado com ajuste angular regulável, escala de 0 a 45º graus; sistema de elevação contínuo; sapatas niveladoras; escala na lateral do trilho secundário.
01 esfera;
01 cronômetro de pulso;
01 nível de bolha
01 imã
 Figura 1 – Plano Inclinado
ANDAMENTO DAS ATIVIDADES
 Figura 2 – Tomada de Tempo
Foi observado as distâncias aplicadas entre cada intervalo.
Foi realizado cinco tomadas de tempo em cada intervalo, para calcular a média das medidas entre espaço e tempo.
		0
	10	Delta t= 1,5s	1,5s
	20	Delta t= 3,0s 
	30		Delta t= 4,5s	1,5s
	40	Delta t= 6,0s		1,5s	
	15º	1,5s
	(cm)
	Segue tabela com o módulo do deslocamento que o móvel sofrerá e os tempos apurados:
	Sequência de medidas
	0 à 10
	0 à 20
	0 à 30
	0 à 40
	
	1º intervalo
	2º intervalo
	3º intervalo
	4º intervalo
	
	
	Tempo (seg)
	
	Tempo (seg)
	
	Tempo (seg)
	
	Tempo (seg)
	 1
	
	1,47
	
	3,03
	
	4,44
	
	6,09
	2
	
	1,47
	
	2,94
	
	4,50
	
	6,00
	3
	
	1,41
	
	3,03
	
	4,40
	
	6,10
	4
	
	1,47
	
	2,97
	
	4,50
	
	6,04
	5
	
	1,53
	
	2,96
	
	4,56
	
	6,00
	Somatório
	
	7,35
	
	14,93
	
	22,4
	
	30,23
	Média
	
	1,47
	
	2,98
	
	4,48
	
	6,04
	Arredondamento
	
	1,50
	
	 3,00
	
	4,5
	
	 6,00
	Espaço
	Tempo
	0-10
	1,5 s
	10-20
	3,0 s
	20-30
	4,5 s
	30-40
	6,0 s
Abaixo, apresento a velocidade média dos espaços e tempos identificados.
	
1º intervalo	 2º intervalo		 3º intervalo		 4º intervalo
Vméd= delta X	Vméd= delta X Vméd= delta X		 Vméd= delta X delta t	 delta t delta t delta t 
Vméd=10/1,5 Vméd =20/3,0 Vméd =30/4,5 Vméd =40/6,0 
V= 6,7 cm/s V= 6,7 cm/s V= 6,67 cm/s V= 6,67 cm/s 
ANEXOS
Gráficos das funções espaço, velocidade e aceleração em relação ao tempo em folha milimetrada conforme solicitado.
EXPERIMENTO 3
O ENCONTRO DE DOIS MÓVEIS EM MRU COM SENTIDOS OPOSTOS, SOBRE A MESMA TRAJETORIA
	Esfera
		0
		
		10	 
 Bolha		 20			
		30				
 15º	40	
	(cm)
Segue tabela com o módulo do deslocamento que o móvel sofrerá e os tempos apurados:
	Tomada de Tempo
	Tempo em Segundos
	1
	5,25
	2
	5,25
	3
	5,12
	4
	5,34
	5
	5,15
	6
	5,25
	7
	5,28
	8
	5,22
	9
	5,06
	10
	5,19
	11
	5,25
	12
	5,19
	13
	5,31
	14
	5,25
	Total
	52,28
	Média
	5,2
Observação: Os tempos em vermelho foram excluídos.
Lembrando no experimento da esfera:
X= Xinicial + v*t X= 0 + 6,7t Xesfera= 6,7t
EQUACIONANDO A BOLHA
De 40 - 0 (de quarenta a zero) Delta t= 5,2s 
 Vm= Delta x / Delta t X2 – X1 / T2-T1= 0-40 / 5,2-0 -40 / 5,2= -7,69 (arredondando)= -7,7 cm/s
X= Xinicial + v*t X= 40-7,7t Equação da Bolha
Igualando as equações, acharemos o tempo em que a bolha e a esferas se encontram:
Xenfera = Xbolha
6,7t= 40 - 7,7t 6,7t +7,7t= 40 4,4t= 40 t= 40 / 14,4 t= 2,777 t= 2,8s
Agora inserindo esse tempo de encontro em cada equação, acharemos o local exato do encontro:
Xesfera= 6,7 * 2,8= 18,8 cm 	tirando a média dos tempos temos: (18,8 + 18,4) / 2
Xbolha= 40 - ,7 * 2,8= 18,4 cm	 = 18,6 cm (local do encontro)
A esfera e a bolha se encontrarão em 18,6 cm e aos 2,8 s.
Fazendo o teste: Primeira tomada= 2,97s e 18,5 cm Tencontro= 3s
 Segunda tomada= 3,00s e 18,5 cm Xencontro= 18,5cm
ANEXOS
Gráfico em folha milimetrada conforme solicitado.