Física Experimental I Experimento 08 Lançamento de Projétil Determinação do Alcance (1)

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ CURSO DE ENGENHARIA 
 FÍSICA EXPERIMENTAL I Turma nº: 1049 Experiência nº: 8 Data: 14/10/2015 Nome da Experiência: Lançamento de Projétil Determinação do Alcance Professor: Alunos: 
Lourdes Martins Daniel de Souza William Coutinho 
INTRODUÇÃO Este relatório dissertará sobre o experimento realizado em sala de aula, “Lançamento de Projétil e Determinação do Alcance”. Tal experimento tem por objetivo tornar o aluno eficiente na: aferição de medidas através de um lançamento de projétil; determinação de seu alcance (utilizando uma rampa de lançamento); e, posteriormente, com as medidas aferidas, realizar o cálculo da “imprecisão máxima da medida de alcance”, levando em consideração as variáveis intrínsecas ao processo de aferição (precisão do instrumento utilizado, condições ambientais, erros de leituras, etc.). Após a realização do experimento, expusemos e analisamos, aqui, os resultados obtidos. Estudamos e descrevemos as características do lançamento horizontal de um projétil a partir de uma rampa. Por fim concluímos com uma breve análise de tudo que implicitamente está envolvido no processo de aferição de medidas. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO O lançamento horizontal é um movimento composto por um movimento horizontal e um movimento vertical. Segundo Galileu, se um móvel apresenta um movimento composto, cada um dos movimentos componentes se realiza como se os demais não existissem e no mesmo intervalo de tempo. Esse é o princípio da Simultaneidade. Quando um corpo é lançado horizontalmente, ele descreve um movimento parabólico em relação à Terra. De acordo com o princípio da simultaneidade, o lançamento horizontal é o resultado da composição de dois movimentos simultâneos e independentes: queda livre e movimento horizontal. 
 Gráfico do Lançamento Horizontal No movimento de queda livre, movimento vertical, o corpo se move em razão da ação da gravidade. Assim, podemos dizer que o movimento é uniformemente variado, pois a aceleração gravitacional é constante. No caso do movimento horizontal, a velocidade permanece constante. Portanto, o movimento é uniforme. A velocidade do móvel ao final do trajeto permanece a mesma do início desse trajeto. Em cada ponto da trajetória, a velocidade resultante, do corpo lançado, é a soma vetorial da velocidade na direção do eixo x (horizontal) com a velocidade na direção do eixo y (vertical). A velocidade resultante se altera a cada instante em virtude da alteração da velocidade vertical, cujo módulo varia em face da aceleração gravitacional. É importante salientar que a velocidade inicial na direção vertical é igual a zero, pois no início da queda o móvel não tem movimento vertical. As equações para o lançamento horizontal são: 
Para o movimento de queda livre: 
ݕ = ଵଶ. ݃. ݐଶ Para o movimento horizontal ݔ = ݔ଴ + ݒ଴. ݐ MATERIAL UTILIZADO  01 Sistema de sustentação formado por tripé e sapatas niveladoras;  01 Sustentação regulável com fio de prumo para apoio da rampa;  01 Rampa de lançamento horizontal;  01 Esfera metálica;  01 Régua milimetrada;  01 Folha de papel carbono;  01 Folha de papel ofício branco;  01 Fita adesiva;  01 Lápis;  01 Compasso. 
RESULTADOS E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 1. Olhe atentamente a superfície e descreva o que você observou no ponto de impacto. R: Ao encostar (picar) no papel carbono, a esfera deixou uma marca circular no papel oficio branco que se encontrava logo abaixo do papel carbono. 4. Meça a distância existente entre a marca ࢞૙ e a marca indicada pelo nº 1. R: A distância entre a marca ݔ଴ e a marca indicada pelo nº 1 foi de 131,5 milímetros. 6. São coincidentes as marcas deixadas por esses lançamentos? Justifique sua resposta. Obs. Caso algum lançamento cair muito distante dos demais, despreze-o e refaça o lançamento. R: Não são coincidentes as marcas deixadas por esses lançamentos. Apesar de estarem bem próximas umas das outras as marcas acabaram sobrepondo-se umas nas outras com uma pequena diferença milimétrica. Das cinco marcas, somente uma não ficou sobreposta às outras. 7. Com o compasso desenhe o menor círculo que contenha (em seu interior) a totalidade das marcas produzidas pelos cinco lançamentos. A medida do raio desde círculo (Rc) fornece a “imprecisão máxima da medida do alcance” ou “desvio da medida do alcance”, representando a incerteza da medida neste experimento. Determine o desvio da medida do alcance neste experimento. R: O diâmetro do menor círculo que contem (em seu interior) a totalidade das marcas produzidas pelos cinco lançamentos é de 9 milímetros, logo o desvio da medida do alcance neste experimento valerá 4,5 milímetros (raio). O valor médio do alcance é dado pela distância entre a marca ࢞૙ e a marca ࢞ࢉ correspondente ao centro do circulo traçado. A partir de agora, você irá registrar todas as medidas de alcance com este desvio. R: O valor médio do alcance é de 133,5 milímetros. 
9. Anote na tabela 1 o desnível da altura vertical (h) existente na escala da rampa para cada posição de largada, fazendo pelo menos cinco lançamentos. 10. Complete a tabela 1 determinando o alcance correspondente a cada posição de largada. 
Lançamento (altura x alcance) A (100 mm) B (80 mm) C (60 mm) D (40 mm) 
1º 205,50 178,00 149,00 115,50 
2º 207,00 174,50 149,00 110,50 
3º 196,00 182,00 146,00 110,50 
4º 202,00 181,00 149,00 108,00 
5º 205,00 181,00 144,00 110,50 
MÉDIA 203,10 179,30 147,40 111,00 
DESVIO ± 4,5 ± 4,5 ± 4,5 ± 4,5 
 11. Analisando os dados da tabela 1 você diria que a altura do lançamento horizontal influi no alcance? Justifique sua resposta. R: A altura do lançamento horizontal influi no alcance. Quanto maior a altura de lançamento maior será a velocidade do movimento horizontal, convertida pela rampa. Logo, quanto maior a velocidade no movimento horizontal, maior será a distancia, visto que o tempo permanecerá o mesmo para todos os lançamentos. 12. Determine uma possível relação entre o alcance e a altura da posição de largada da rampa utilizada. R: Como respondido na questão anterior, quanto maior a altura de lançamento maior será a velocidade do movimento horizontal, convertida pela rampa. Logo, quanto maior a velocidade no movimento horizontal, maior será a distancia, visto que o tempo permanecerá o mesmo para todos os lançamentos. O tempo de queda não irá depender da velocidade horizontal. 
REALIZAÇÃO DO EXPERIMENTO 
 
 
 
CONCLUSÃO Qualquer medição é efetuada com sistemas físicos (os instrumentos de medição) com os quais procuramos quantificar determinadas características de outros sistemas físicos (os objetos a medir). Todos os sistemas físicos reais se afastam em maior ou menor grau do comportamento “ideal” previsto pelos modelos matemáticos com os quais os procuramos descrever. Mesmo após a correção de todos os erros devidos aos efeitos (sistemáticos) conhecidos, subsistem inexatidões em todos os valores medidos. Algumas das razões mais imediatas para existirem sempre incertezas associadas às medições são indicadas a seguir:  Efeito das condições ambientais (por exemplo: temperatura, humidade, pressão atmosférica, etc.).  Efeito das características intrínsecas aos instrumentos de medição utilizados (por exemplo, resolução, estabilidade, sensibilidade, etc.) ou mesmo aos objetos que se pretende medir ou caracterizar.  Efeitos atribuíveis ao operador / experimentador (tais como método de medição inadequado, erros de leitura das escalas, incorreta utilização dos equipamentos, etc.). BIBLIOGRAFIA CABRAL, Paulo - “Erros e Incertezas nas Medições” - Julho/2004 - Disponível em: http://www.peb.ufrj.br/cursos/ErrosIncertezas.pdf - Acessado em: 14 de outubro de 2015. CAVALCANTE, Kleber G. - “Lançamento Horizontal” – Julho/2004 - Disponível em: http://www.brasilescola.com/fisica/lancamento-horizontal.htm - Acessado em: 14 de outubro de 2015. SILVA, Domiciano C. - “Lançamento Horizontal” - Setembro/2006 - Disponível em: http://www.alunosonline.com.br/fisica/lancamento-horizontal.html- Acessado em: 14 de outubro de 2015. ALBERTO, Carlos - “Relatório de Física Experimental – Queda Live” - Jun/2010 - Disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAFAfUAK/relatorio-de-fisica-experimental-queda-livre - Acessado em: 14 de outubro de 2015.