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Introdução O presente relatório, enquadra-se no âmbito dos trabalhos práticos laboratoriais de Cadeira Física-I. De forma breve e sucinta, pretende-se descrever a experiência realizada no laboratório de física sobre o Movimento Rectilíneo Uniforme (MRU), tendo utilizado o aparelho experimental e o cronómetro. Estes instrumentos foram aplicados com objectivo geral de determinar a velocidade média da partícula. A partir da teoria de erros percebemos que a velocidade é uma grandeza de medição indirecta pois, o seu cálculo, implica o uso de fórmulas que envolvem outras grandezas. Para a presente experiência laboratorial foi definido o seguinte objectivo específico: Apresentar conceitos e fórmulas relacionados com o Movimento Rectilíneo Uniforme; Determinar o cálculo da velocidade, o tempo gasto, e ilustrar gráficos relacionados com o estudo em causa; O presente relatório foi estruturado em dois momentos diferentes: o primeiro é composto pela parte teórica, na qual discute-se os conceitos gerais relacionados com o Movimento Rectilíneo Uniforme (MRU), apresentando igualmente as fórmulas básicas e gerais relacionadas com o movimento; no segundo momento, apresenta-se e discute-se os resultados da experiência laboratorial. Para melhor apresentação de tais resultados, recorreu-se ao uso de gráficos e tabelas que ajudarão o leitor a perceber toda explanação proposta. Vale ressaltar que os resultados desta experiência foram analisados com base na Teoria de Erros. Não pouco relevante, é o facto de os resultados apresentados terem tido em conta o uso exclusivo dos algarismos significativos de cada cálculo. Resumo teórico Neste ponto discutiremos de forma breve os conceitos relacionados com o Movimento Rectilíneo Uniforme e apresentaremos inclusivamente as fórmulas básicas que descrevem este movimento. Movimento Rectilíneo Uniforme (MRU) O movimento retilíneo uniforme (MRU) é caracterizado pela uniformidade de espaços em intervalos de tempo iguais, o que implica uma velocidade constante (sem aceleração). Ocorre ao longo de uma linha recta, como no caso de um veículo que trafêga por uma pista rectilínea. (Young & Freedman, pág. 30) Nessa ordem de ideia, teremos: Por exemplo, que o rapaz percorre espaços iguais em tempos iguais. Ele leva 2s para percorrer cada 10 m, ou seja, quando está a 10 m se passaram 2 s, quando está em 20 m se passaram 4 s e assim sucessivamente, de tal forma que se calcularmos sua velocidade em cada uma das posições descritas (em relação a posição inicial, que neste caso é zero), teremos: 1 Nome: Tualibodine Mutirua Deslocamento O deslocamento de um corpo é uma grandeza vetorial (possui módulo, direcção e sentido) definida como a variação de posição de um corpo em um dado intervalo de tempo. Nesta ordem de ideia, o vector deslocamento pode ser obtido pela diferença entre as posições final e inicial. (Young & Freedman, pág. 31) Matematicamente teremos: Velocidade A Velocidade é a variação da espaço percorrido sobre o intervalo de tempo. No Movimento Rectilíneo Uniforme a velocidade média assim como sua velocidade instantânea são iguais. A velocidade instantânea refere-se a um determinado intervalo de tempo “t” considerado, definida matematicamente por: A velocidade escalar média (vm) de um móvel é, por definição, a razão entre o deslocamento escalar (ΔS) e o intervalo de tempo (Δt) gasto para percorrê-lo. Assim, a expressão matemática da velocidade escalar média é: O intervalo de tempo (Δt) é a diferença entre o instante inicial to e o instante final t, correspondente ao início e ao fim do percurso, e é representado pela expressão: ∆t=t-t0 Vejamos que como (Δt) é uma grandeza positiva, vm terá sempre o mesmo sinal de (ΔS). No SI (Sistema Internacional de Unidades), a unidade de medida da velocidade média é m/s. A fig. Representa o gráfico da velocidade em função do tempo no MRU. Metodologia e Procedimentos A presente experiência laboratorial tinha como objectivo determinar a velocidade do deslizador durante a sua trajectoria na pista em forma do carril. A velocidade seria determinada a partir das medidas de tempo feitas, para o deslizador percorrer um determinado espaço considerado, para determinar o tempo percorrido pelo deslizador foi necessário o uso do cronómetro. Nessa ordem de ideia, o espaço considerado (escolhido) para todas as experiências feitas foi de 140cm, isto é, pretendia-se saber primeiramente o tempo total em segundos que o deslizador percorre em 140cm, e depois determinamos o tempo médio, e por fim aplicamos a fórmula que permite achar a velocidade. Cada experiência foi repetida quinze (15) vezes, como forma de minimizar a margem de erro e de determinar valores de tempo cada vez mais próximos dos reais, admitindo haver, em princípio, erros em cada uma das medições, como material de registo recorreu-se o uso de tabelas, nas quais preencheu-se os dados que cada experiência fornecia. Para a realização desta experiência foram necessários os seguintes materiais: A pista em forma de carril de ar; Soprador; Deslizador (A partícula); Cronómetro. Resultados e discussão TEMPO (s) Exper. 1 2 3 4 5 Espaço 1 1,87 1,66 2,09 1,81 1,87 2 1,81 1,81 1,88 2,09 1,81 3 1,75 1,72 1,59 1,84 1,75 4 1,38 1,65 2,09 1,56 1,78 5 1,87 1,68 1,59 1,90 1,94 6 1,66 1,98 1,71 1,88 1,69 7 1,69 1,53 2,00 2,06 2,00 8 1,56 1,84 2,31 1,94 1,91 9 1,78 1,78 1,72 2,40 1,91 10 1,78 1,47 1,94 1,63 1,84 11 1,63 1,43 1,75 1,91 2,35 12 1,66 1,72 1,85 2,00 2,10 13 1,72 1,94 2,16 2,03 2,07 14 1,84 1,90 2,00 2,10 1,69 15 1,81 1,81 1,97 1,90 2,34 Média 1,62 1,73 2,16 1,94 1,94 Tabela 1: Resultados das medições do tempo; Valor mais provável do tempo O cálculo do valor mais provável, é dado pela média artimetrica dos valores encontrados de tempo de cada experiência sobre o número de medições repetidas, nessa ordem de ideia teremos: Solução: Valor médio de tempo (s) O valor médio de tempo é o somatório das médias encontradas em cada experiências sobre o número de experiências feitas, matematicamente é dada por: Erro absoluto do tempo Para o cálculo de erro absoluto, temos a seguinte expressão: Erro relativo: Erro Percentual: Cálculo da Velocidade para cada experiência Solução: ; ; ; . Valor médio da velocidade O valor médio da velocidade é dada por: Erro absoluto da velocidade O erro absoluto da velocidade é dada por: Erro relativo da velocidade: Erro relativo Percentual: Representação gráfica do deslizador ( X vs t) X(cm) t(s) 40 0 180 1,62 X (cm) 180 40 0 1,62 t(s) A fig. ilustra o gráfico do espaço em função do tempo da experiência 1. Considerações finais Resultados obtidos Após a medição feita em laboratório, e a aplicação da Teoria dos Erros no tratamento dos dados obtidos desta experiencia obteve-se os resultados abaixo indicados. Vale ressaltar que os valores apresentados obedecem aos princípios de algarismos significativos. Tabela dos resultados obtidos na experiência Conclusão A velocidade é uma medição indirecta, tais que está no Movimento Rectilíneo Uniforme (MRU) não se altera, isto é, a velocidade permanece constante, podemos concluir que no Movimento Rectilíneo Uniforme não actuam forçasexternas sobre um corpo, por isso que a partícula move-se com velocidade constante ou a partícula permanece em repouso. Referências bibliográfica Alejandro,C., e Braimo, J. (2005). Ficha de movimento rectilíneo uniforme. ISUTC. Moçambique Alonso, M. e Finn, E. (1972), Física: Um urso Universitário, Edgar Blocher: São Paulo; Halliday, D. e Resnick, R. (1991), Fundamentos de Física, Volumes Científicos Editora, Rio Janeiro; Young, H. e Freedman, R. (2003), Mecânica, 10ª edição: São Paulo.
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