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Medindo Velocidade A.V. N. Araújo Centro Universitário Uninter Pap. – Recife (Boa viagem). R. Ribeiro de Brito,830, lojas nº 10 e 11 – CEP: 51021-310 Boa Viagem – Pernambuco – Brasil E-mail: anibal.vilela@hotmail.com Resumo: Calcular a velocidade de um objeto a partir de medidas de distância e tempo, e comparar velocidade média com velocidade instantânea. Com habilidade com foco em Desenhar gráfico, aplicar conceitos, fazer previsões, interpretar dados. Introdução: Quanto tempo você leva para chegar à escola? Quanto tempo você levaria para correr um quilômetro? Isso depende da velocidade com a qual você consegue se locomover. A velocidade é calculada a partir de medidas de distância e tempo. A relação entre distância e tempo de objetos em movimento é normalmente expressa como velocidade média, que é calculada dividindo a distância percorrida pelo tempo decorrido. A velocidade média pode ser calculada para revelar a tendência geral do movimento de um objeto durante um intervalo de tempo. Esse valor pode ser bem diferente dos valores de velocidade desse objeto a cada momento, que é a chamada velocidade instantânea. Procedimento Experimental: Inicie o programa Virtual Physics e selecione Measuring Speed na lista de atividades. O programa vai abrir a bancada de mecânica (Mechanics). Na área do experimento há um bloco posicionado em cima de uma mesa sem atrito (vista lateral). Um êmbolo está preso ao bloco e será utilizado para golpeá-lo. Você vai medir o comprimento da mesa e o tempo que o bloco leva para deslizar sobre ela. Você também deve registrar a força utilizada para golpear o bloco e fazê-lo deslizar. Antes de começar, suponha que um bloco deslize por todo o comprimento da mesa em um pequeno Intervalo de tempo e que outro bloco demore mais fazer o mesmo. Aplicando conceitos: Qual a relação entre a velocidade dos dois blocos? R. Velocidade é proporcional a força, pelo experimento fiz uma simulação dobrando o valor da força que tem seu valor inicial de 78 N atingindo 3,9 m/s, com tempo de 1:30 minutos pra uma distância de 0,5 m. Porém, no segundo experimento, a força foi de 78 N para 156 N para mesma variação de comprimento, com isso, a velocidade dobrou seu valor Tabela de dados 1 Força (N) S (cm) T (s) 78 500 1,47 100 500 1,18 120 500 1,03 140 500 1,01 156 500 0,94 180 500 0,91 Análise e conclusão: Gráfico: Cada reta no gráfico que você desenhou deve apresentar inclinações diferentes. O que a declividade das retas informa sobre o movimento do bloco sobre a mesa? Lembre-se do que você observou nos experimentos. R. A partir das observações e da comparação com a declividade dos gráficos, conclui-se a declividade está relacionada com a velocidade média do bloco em cada uma das situações. O que você pode dizer sobre a declividade da reta no gráfico, se o bloco levar ainda menos tempo para percorrer a mesma mesa? R. Bloco levar menos tempo, consequentemente ele terá maior velocidade, portanto, a declividade no gráfico deve ser maior. Você pode calcular a declividade de uma reta em um gráfico utilizando a seguinte equação: Declividade da reta = (variação no eixo y) / (variação no eixo x) A velocidade dos blocos foi constante ou mudou durante o experimento? S (cm) T (s) Vm(cm/s) 500 1,47 340,13 500 1,18 423,73 500 1,03 485,44 500 1,01 495,05 500 0,94 531,91 500 0,91 549,45 Reinicie o experimento (Reset). Na seção de atrito (Frictions) do dispositivo de parâmetros, mude o material do objeto para plástico (Object, Plastic). Isso ativa o atrito no experimento e ajusta seu valor, como se a mesa e o objeto fossem feitos de plástico. Como o atrito vai afetar a velocidade do bloco? R. O atrito mudará a velocidade do bloco dificultando sua velocidade Abra o Lab book e clique no botão (Recording) para gravar os dados. Repita o experimento e anote abaixo a distância percorrida, o tempo decorrido e o seu cálculo da velocidade média. Um link aparecerá em seu Lab book com os dados de posição e velocidade. R. Cálculo da velocidade média 197,62 cm/s T (sec) R (cm) Vtot(cm/s) 0.0000 0.0000 0.0000 0.1010 28.9069 375.3132 0.3090 103.7900 344.7164 0.4090 137.5261 330.0065 0.5100 170.1065 315.1494 0.8840 277.6845 260.1341 0.9840 302.9624 245.4241 1.0840 326.7693 230.7141 1.1900 350.3986 215.1216 1.2900 371.1753 200.4116 1.4030 392.8826 183.7893 1.5150 412.5444 167.3141 1.6270 430.3610 150.8390 1.7390 446.3324 134.3638 1.8510 460.4585 117.8886 1.9640 472.8407 101.2663 2.0760 483.2600 84.7912 2.1920 492.1061 67.7276 2.3020 498.6661 51.5466 2.3289 500.0000 47.5882 2.5260 500.0000 47.5882 0 100 200 300 400 500 600 0 0,5 1 1,5 2 D is tâ n ci a (c m ) Tempo (s) DISTÂNCIA X TEMPO 78 N 100 N 120 N No gráfico abaixo, indique o tempo e a velocidade para o experimento com atrito. Denomine o eixo horizontal como Tempo (s) e o eixo vertical como Velocidade (cm/s). Use os dados da coluna Vtot, no link do Lab book. Indique diversos pontos de dados para obter a forma geral da curva. Esse gráfico mostra como a velocidade do objeto muda ao longo do tempo. Agora desenhe a reta que representa a velocidade média que você calculou na questão 7. Utilize uma escala adequada. Por que as duas linhas do gráfico são diferentes? O que diferencia a velocidade média calculada da velocidade instantânea usada para desenhar o gráfico? Como a velocidade média deste último experimento se compara com as velocidades dos outros experimentos? R. As linhas são diferentes, pois uma indica a velocidade instantânea e a outra a velocidade média do bloco. A velocidade instantânea representa a velocidade real do bloco a cada momento, enquanto a velocidade média revela a tendência geral do movimento de um objeto durante um intervalo de tempo, relacionando a variação da posição e o tempo de percurso. A velocidade média deste último experimento é menor do que as velocidades dos outros experimentos, pois há uma força freando o bloco, realizada pelo atrito. Conclusão: Neste relatório, vimos os procedimentos de análise com laboratório virtual, implantamos gráficos e tabelas para melhor compreensão dos experimentos. Referência: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica /Cinematica/velocidade.php http://univirtus-277877701.sa-east- 1.elb.amazonaws.com/ava/web/roa/ 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 1 2 3 V el o ci d ad e (c m /s ) Tempo (s) Velocidade média com atrito
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