GRAVIDADE E MOVIMENTO DE PROJÉTEIS 7

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Gravidade e o movimento de projéteis
G. A. Groehs
Centro Universitário Uninter
Polo Novo Hamburgo – R. Tamandaré, 33 - Boa Vista – CEP: 93410-150 – Novo Hamburgo – Rio Grande do Sul - Brasil
e-mail: bw.gabrielgroehs@gmail.com
Resumo. O relatório Gravidade e o movimento de projeteis busca analisar e compreender as diversas variáveis envolvidas no estudo do deslocamento dos corpos que são impulsionados como projeteis e se deslocam de forma horizontal e vertical ao mesmo tempo, comprender por meio de experimentos quais são os comportamentos de diversos corpos com a aplicação de forças,massas de objetos e distancias. Nesse experimento trago analises dessas relações, utilizando a ferramenta laboratorial Virtual Lab’s Physic’s.
Palavras chave: (Velocidade, Distancia, Tempo, Força, aceleração, deslocamento horizontal e verical, gravidade, projéteis)
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Introdução
Ao impulsionar um corpo em certo anguloacima de 0°, entendemos que esse se desocará em duas direções horizontal e vertical. Exemplo são, chutes em bola de futebol, arremessos de basquete, tiros de canhões, projeções de diversas formas. Mas quem atua na natureza enquanto esse corpos se movimentam sõ forças como a gravidade, a resistencia do ar, variáveis como a força de projeção e o angulos em que foi arremessado o corpo. Galileu Galilei comprendeu que a forma dessa projeção erá conduzida por duas forças, que hoje temos como Força horizontal x que é constante e força vertical y que é positiva no inicio da projeção e a medida que recebe como força negativa a força da gravidade que é Fg=M*9,8(aceleração da gravidade), ela diminui até ir ao um ponto máximo vertical e após isso a unica força vertical que existe é a gravidade atraindo o objeto pra baixo e trabalhando em conjunto com a força constante x.
 
Fig 1. Exemplo de projétil.
Procedimento Experimental
Por Meio da ferramenta Virtual Lab de física iremos medir o comprtamento de um objeto que será impulsionado por um embolo, aplicando forças diferentes e analisando quanto tempo e qual a velocidade, distancia final desse corpo no experimento.
Esse procedimento experimental utilizará a área de estudo da física chamada Cinética, sendo utilizado o Movimento retilineo uniforme como base teórica das seguintes aplicações práticas.
 Fig. 2: Entrada do Software Virtual Physics Lab.
Fig. 3: Bancada de Mecânica Virtual Labs.
O experimento utilizou como objeto uma bola de 0,200kg de massa, conectado a um embolo de impulso, com força e angulos programável, em uma bancada.
Nesse experimento serão aplicadas forças e angulos distintos e assim será possível captar tempos, distancias e velocidades variadas.
Para entender a força de variáveis como resistencia do ar e gravidade, se estes elementos não existissem o corpo projetado teria o seguinte comportamento, o projétil seria lançado e partiria infinitamente no mesmo angulo, só parando quando atingisse algo.
Fig. 4: gráfico desenvolvido pelo aluno para explicar uma projeção sem gravidade e resistencia do ar.
Análise e Resultados
Nessa etapa avaliaremos os resultados obtidos nos experimentos realizados.
O projétil foi lançado de diversos angulos, com força de 100N com dois tipos de massa, e o último lançamento foi feito com resistencia do ar.
Seguem os dados coletados:
É possível entender que quanto o angulo de 45° é o que atinge a maior distancia horizontal no eixo x, isso se deve a força inicial dos vetores x e y estarem proporcionais como veremos no gráfico a seguir.
Fig. 5: trajetória dos projéteis lançados no experimento.
O Angulo de 45° desenvolve a mesma força nos vetores x e y , então esse possuí uma arrancada com um equilibrio entre força horizontal e força vertical, a medida que sobe a força vertical diminui, por interferencia da força contraria da gravidade, ate a força de y ser nula e a força g começar a empurrar o corpo livre para baixo, mesmo assim a força x não perdeu sua constancia continuando a dar movimento horizontal ao projetil.
Os angulos de 15° e 75° atingiram quase a mesma distancia, mesmo que o de 75° ficou no ar por 5 s enquanto o de 15 por 1,5 s. Abrindo as distancias no detalhe, o angulo de 15° chegou mais longe por motivo pois sua força do eixo x ser maior do que a do 75°.
Fig. 6: comparativo entre projétil de lançamento com angulo de 75° com o de 15°.
A massa influencia em como o objeto é atraido para o solo pela força da gravidade que é Força = massa(kg) * ag (aceleração g=9,8). Por esse motivo no experimento de angulo 44° com massa de 0,100kg o objeto foi mais longe, pela pouca influencia da gravidade sobre o corpo.
A resistencia do ar é um vetor de força contraria, que empurra para o lado negativo, ao vetor de x que puxa o objeto para o lado positivo, mesma situação do atrito quando estudamos objetos no solo. Por esse motivo no experimento em que utilizamos 45° com massa de 0,200kg, força 100N os valores da distancia ficaram diferentes, o que não foi utilizado a resistencia do ar o corpo chegou a 63,39 m em 3,78 s e o que teve a força da resistencia do ar chegou a 41,39 m em 3,33 s.
Fig. 7: Comparativo entre uma projeção com resistencia do ar e um sem resistencia do ar.
Conclusão
O experimento realizado se tratou de uma investigação experimental prática dos prametros responsáveis pelo movimento de projéteis, forças, massas e aceleração da gravidade e resistencia do ar. Foi analisado diversos comportamentos e como as variáveis utilizadas influenciam estes mesmos. Conclui-se que o estudo do movimento de projéteis pela física traz diversas compreensões sobre o funcionamento do nosso mundo e suas aplicabilidades são diversas no mundo da engenharia, desde medições balisticas, astrofísicas, biomecanica no esporte, como por exemplo podendo essas solucionar diversos problemas na vida real.
Referências
 [1] https://pt.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A2nica,
[2] Freedman,Roger A. / Young,Hugh D. “FÍSICA I MECÂNICA” Pearson 12ed. (2008).
[3]http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Cinematica/velocidade.php
[4]http://varianciapi.blogspot.com.br/2011/09/deducao-das-formulas-do-movimento-de.html