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Objetivos O objetivo determinar a velocidade de lançamento de um projétil. Em um será utilizado alguns princípios básicos da cinemática calculando a velocidade com base do alcance do objeto e em outro a velocidade será calculado com base na altura alcançada por um pêndulo após sofrer uma colisão inelástica. Fundamentação Teórica Lançamento de projétil O embasamento teórico utilizado nesse experimento está de acordo com os aspectos da cinemática e da dinâmica. Na primeira parte da experiência (lançamento de projétil-em campo gravitacional uniforme), será utilizadas as proposições de Galileu Galilei da independência dos movimentos vertical e horizontal para chagarmos a seguinte equação que expressa a velocidade inicial de um projetil disparado horizontalmente e em queda livre no campo gravitacional da terra: Onde: R= distância percorrida horizontalmente pelo projétil; H= altura do ponto de lançamento; g= aceleração da gravidade. Pêndulo Balístico Tendo em vista que existem perdas por atrito e a conservação do momento após a colisão inelástica, nesta parte do experimento não havendo assim conservação da energia cinética, será feita uma breve dedução acerca da velocidade inicial do projétil que denotaremos por. Tomemos: (Conservação do momento na colisão) Material utilizado Pêndulo balístico com canhão de mola; Bola de metal; Régua; Fita métrica; Balança; Papel carbono; Linha de prumo. Procedimento experimental No caso do primeiro procedimento, fixamos o pêndulo com canhão de mola a mesa possibilitando que o mesmo realizasse disparos e demarcamos a área próxima ao alcance do disparo com papel carbono, medido sua distância em relação ao ponto do disparo. Desta forma, recolhemos dez medidas de alcance, que correspondem ao R na equação (1), para obtermos uma média que se aproxima mais do valor real. Medimos ainda a altura da qual foi lançado os projéteis repetidas vezes para novamente, utilizarmos a média. De posse desses dois resultados, R e H, poderemos encontrar a velocidade inicial. No segundo caso, alinhamos o pêndulo e o projétil para que quando disparado, os mesmos colidissem. Registramos as alturas alcançadas pelo centro de massa do sistema dez vezes, com auxílio de uma balança mecânica medimos a massa do projétil que equivale a 69,10 g e a massa do pêndulo que equivale a 279,0g, desta forma, reunimos dados para resolver a equação (2). Resultados Distancia Horizontal e Vertical. Medidas R(cm) Desvios H(cm) Desvios 1 117,20 5,27 109,00 1,60 2 114,90 2,97 106,00 1,40 3 114,00 2,07 108,00 0,60 4 112,30 0,37 107,00 0,40 5 112,90 0,97 108,00 0,60 6 111,60 0,33 106,00 1,40 7 110,80 1,13 107,00 0,40 8 111,00 0,93 109,00 1,60 9 108,60 3,33 106,00 1,40 10 106,00 5,93 108,00 0,60 Médias 111,93 2,33 107,40 1,00 Tabela 1- Distancia Horizontal e Vertical. De acordo com os dados apresentados na tabela 1, temos: R= (111,93 ± 2,33)cm H=(107,40±1,00)cm Altura do indicador do centro de massa Medidas Y (cm) Desvio (cm) Yo (cm) Desvio (cm) h = y - yo (cm) Desvio (cm) 1 12,90 0,05 5,00 0,02 7,90 0,03 2 13,00 0,15 5,00 0,02 8,00 0,13 3 12,90 0,05 5,10 0,12 7,80 0,07 4 12,80 -0,05 4,90 0,08 7,90 0,03 5 12,90 0,05 5,00 0,02 7,90 0,03 6 12,60 0,25 4,90 0,08 7,70 0,17 7 12,50 0,35 5,00 0,02 7,50 0,37 8 12,90 0,05 5,00 0,02 7,90 0,03 9 13,00 0,15 4,90 0,08 8,10 0,23 10 13,00 0,15 5,00 0,02 8,00 0,13 Médias 12,85 0,12 4,98 0,048 7,87 0,122 Tabela 2- Altura do indicador do centro de massa De acordo com os cálculos feitos e os resultados apresentados na tabela 2, temos: h=(7,87±0,122)cm. Questionário Calcule o valor médio do alcance (R) da altura (H) assim como os respectivos desvios médios, em seguida, use a eq. 1 para obter a velocidade de lançamento (V0) e o desvio propagado associado. Usando a equação (1), temos: Usamos agora o seguinte procedimento: O desvio será dado pela soma dos módulos entre as diferenças de e dividido por cinco, ou seja, uma média. Portanto: Chegamos então a seguinte conclusão: Calcule o valor médio e o desvio médio de h, em seguida, use a equação 2 para obter a velocidade de lançamento (u0) e o desvio propagado associado. Utilizando a equação 2 teremos: Usamos agora o seguinte procedimento: O desvio será dado pela soma dos módulos entre as diferenças de e dividido por três, ou seja, uma média. Portanto: Portanto: Encontre as diferenças percentuais entre os dois valores acima: Usando os valores sem considerar os erros obtemos As velocidades obtidas são iguais? Use as médias e os desvios médios para responder a esta pergunta. Não, existe diferença entre as médias e os desvios, com isso as velocidades também são diferentes. Indique quais são, em sua opinião, as maiores fontes de erros neste experimento e como elas afetam os resultados. Os erros podem estar no manuseio dos instrumentos e erros de leitura, outro fator que pode ser apresentado como causa dos erros é a consideração de um sistema ideal onde não há dissipação de energia por atrito, mesmo que consideremos que esse valor teria influenciado pouco o desvio, mas não deixa de ser interessante que o leitor tenha isso em mente. Conclusão Verificamos a cinemática de um projétil, determinamos a velocidade de lançamento de um projetil, chegamos à conclusão que as velocidades nos dois experimentos não são iguais. Referências [1] Guia para Física Experimental I. Dr. Freitas Neto, Umbelino de . Dr. Silans, Thierry Passerat de . João Pessoa. 2012 [2] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.;WALKER, J. Fundamentos de Física. 8ª edição. Rio de Janeiro: LTC, 2006 v.1.
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