Relatório Colisoes

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CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL/ ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
DISCIPLINA: FISICA EXPERIMENTAL I
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA:
ELASTICIDADE
ADRIANA FÉLIX – 201502319624
CAMILA ROBERTA TOMAZ – 201501200291
FABIO DE OLIVEIRA VASCONCELO – 201501202839
LUCAS EDUARDO LEITE DOS REIS – 201501200364
LUDMILA SANTOS COSTA - 201501658476
TIAGO GOMES DE CAMARGO – 201502350726
GLEICE
Belo Horizonte, 
Novembro 2015
SUMÁRIO
1.OBJETIVO	................................................................................................................3
2.INTRODUÇÃO TEÓRICA.........................................................................................3
	2.1 COLISÕES ELASTICAS -------.........-------------------------------------------------3
	2.2 ENERGIA CINÉTICA---....---------.......------------------------------------------------4
3.INSTRUMENTOS UTILIZADOS ..............................................................................5
4. EXPERIMENTO.......................................................................................................7
5. CONCLUSÃO........................................................................................................13
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS......................................................................14
1.OBJETIVO
Verificar experimentalmente os princípios de conservação do momento linear (quantidade de movimento);
Verificar experimentalmente os princípios de conservação da energia cinética;
Utilizar os conhecimentos adquiridos, identificando, formulando, equacionando e resolvendo problemas do cotidiano, relativos à conservação de energia.
2. INTRODUÇÃO TEÓRICA
Colisão é um evento isolado, no qual dois ou mais corpos em movimento exercem forças relativamente fortes entre si, por um tempo relativamente curto. Imagine uma partida de sinuca na qual uma bola é atirada contra outras bolas gerando colisões. Nessas colisões podem ocorrer diversas situações, como, por exemplo, uma bola para e outra segue em movimento, uma bola segue atrás da outra, uma bola segue adiante e outra volta. As colisões elásticas e inelásticas são interações entre corpos em que um exerce força sobre o outro, sendo a classificação feita de acordo com a conservação da energia. O movimento e a colisão de objetos são estudados em Dinâmica.
Características inerentes às colisões elásticas e inelásticas.
2.1 - COLISÕES ELASTICAS
A colisão é denominada elástica quando ocorre conservação da energia e do momento linear dos corpos envolvidos. A principal característica desse tipo de colisão é que, após o choque, a velocidade das partículas muda de direção, mas a velocidade relativa entre os dois corpos mantém-se igual. Para compreender melhor, observe o exemplo da figura:
Velocidade dos corpos A e B antes e depois de uma colisão elástica
Podemos observar na figura acima que, após o choque, as esferas passaram a mover-se em sentido contrário ao que tinham antes de colidirem. Como já citado anteriormente, nesse tipo de colisão, ocorre à conservação da energia e do momento linear. Essa conservação pode ser descrita pelas equações:
Para conservação do momento linear:
Qi = Qf —> mA . VIA + mB . VIB = mA . VFA + mB . VFB
Para a conservação da energia cinética:
EI = EF —> 1/2mA . VIA² + 1/2mB . VIB² =  1/2mA . VFA² + 1/2mB . VFB²
                      
Sendo que:
mA e mB são as massas dos corpos A e B respectivamente;
VI é a velocidade inicial;
VF é a velocidade final.
2.2 – ENERGIAS CINETICAS
Energia cinética é a forma de energia que os corpos em movimento possuem. Ela é proporcional à massa e à velocidade da partícula que se move. Quando um corpo de massa m está se movendo a uma velocidade v, ele possui energia cinética Ec, que é dada por:
Ec = m*V2/2
De acordo com a equação acima, vemos que a energia cinética depende da velocidade e da massa de um corpo, portanto, essa forma de energia só está presente em objetos que estão em movimento. Se a velocidade for nula, o produto mv2 = 0, o corpo não apresenta energia cinética. Outra observação que pode ser feita é que os valores da energia cinética são sempre positivos, pois a massa m sempre é positiva e, como a velocidade v está elevada ao quadrado, sempre terá como resultado um valor positivo.
3. INSTRUMENTOS UTILIZADOS
FIGURA.1 - Carrinho 1
FIGURA.2 - Carrinho 2
FIGURA.2 - Plano de Atrito
FIGURA.3 – Balança digital e Fonte geradora de ar
4. EXPERIMENTO
Quando o primeiro carrinho passou pelo sensor 1 o cronômetro acionou e mediu um intervalo de tempo correspondente ao deslocamento de 0,100m; (tempo (s) = 0,259s)
Para realização do primeiro experimento foram utilizados: Trilho de ar Fig.1, dois sensores, uma carro com dois pinos Fig.2, Balança digital Fig.3, uma carro com seis pinos Fig.4, uma suporte com mola, doze massas acopláveis de 50g ou 0,5N, uma unidade geradora de fluxo, uma mangueira com conexões rápidas, uma cronômetro digital micro controlado, uma suporte m3 com ímã, uma bobina (40) e suporte, dois réguas com dois div (cerca), quatro elásticos ortodônticos, dois sensores fotoelétricos.
Primeiramente foi dada uma inclinação tal que o atrito seja compensado, logo em seguida foi medido a massa dos dois carrinhos: 
m1 = 0,21987Kg e m2 = 0,22006Kg
Logo após, os carinhos foram postos no trilho. Primeiro executamos a montagem para choque elástico como sensor S0 na posição 300 mm e o sensor S1 na posição 800 mm. Monte o carro 1 com quatro massas acopláveis, um suporte com ferrite e um suporte com mola e o carro 2 com doze massas acopláveis, um suporte com ferrite e um porte com mola.
Quando a traseira do móvel 1 estiver sobre a marca dos 100mm, a sombra da primeira máscara da cerca que ele transporta estará iniciando sua passagem pelo orifício do sensor S0, consideramos esta posição como sendo a posição x10 do móvel 1 quando ele acionar o sensor, 
x10= 100 mm = 0.1.10-3 m
depois calculamos as demais posições adicionando os 18 mm referentes à largura da máscara da cerca.
x10= 118 mm = 0.118.10-3 m
Procedendo de maneira análoga, conseguimos determinar o módulo das demais posições que o carro 1 estará quando as outras máscaras da cerca passarem pelo sensor S0.
	carro 1 ida <---
	Tempo (s)
	Posição (10¯3m)
	Velocidade (10¯³ m/s)
	t0 = 0,000
	x10 = 100
	
0,15 m/s
	t0, 1(S0 00<---) = 2,58
	x11 = 500
	
	t0,2(S0 01<---) = 2,58
	x12 = 500
	carro 1 ida <---
	Tempo (s)
	Posição (10¯³ m)
	Velocidade ((10¯³ m/s)
	t0 = 0,000
	x10 = 100
	
135
	t0,1(S0 00<---) = 0,232
	x11 = 118
	
	t0,1(S0 01<---) = 0,357
	x12 = 136
	
	t0,2(S0 02<---) = 0,483
	x13 = 154
	
	t0,3(S0 03<---) = 0,608
	x14 = 172
	
	t0,4(S0 04<---) = 0,731
	x15 = 190
	
	t0,5(S0 05<---) = 0,856
	x16 = 208
	
	t0,6(S0 06<---) = 0,981
	x17 = 226
	
	t0,7(S0 07<---) = 1,104
	x18 = 244
	
	t0,8(S0 08<---) = 1,227
	x19 = 262
	
	t0,9(S0 09<---) = 1,350
	x10 = 280
	
	Δt0,10(<---) = 1,350
	Δx0,10 = 180 
	
Tabela 2
	carro 1 ida <---
	Tempo (s)
	Posição (10¯³ m)
	Velocidade ((10¯³ m/s)
	t0 = 0,000
	x10 = 100
	
135
	t0,1(S0 00<---) = 0,232
	x11 = 118
	
	t0,1(S0 01<---) = 0,357
	x12 = 136
	
	t0,2(S0 02<---) = 0,483
	x13 = 154
	
	t0,3(S0 03<---) = 0,608
	x14 = 172
	
	t0,4(S0 04<---) = 0,731
	x15 = 190
	
	t0,5(S0 05<---) = 0,856
	x16 = 208
	
	t0,6(S0 06<---) = 0,981
	x17 = 226
	
	t0,7(S0 07<---) = 1,104
	x18 = 244
	
	t0,8(S0 08<---) = 1,227
	x19 = 262
	
	t0,9(S0 09<---) = 1,350
	x10 = 280
	
	Δt0,10(<---) = 1,350
	Δx0,10 = 180 
	
Tabela 2
	
	t0,3(S0 02<---) = 2,87
	x13 = 500
	
	t0,4(S0 03<---) = 2,68
	x14 = 500
	
	t0,5(S0 04<---) = 2,86
	x15 = 500
	
	t0,6(S0 05<---) = 2,79
	x16 = 500
	
	t0,7(S0 06<---) = 2,88
	x17 = 500
	
	t0,8(S0 07<---) = 2,46
	x18 = 500
	
	t0,9(S0 08<---) = 2,75
	x19 =500t0,10(S0 09<---) = 2,96
	x10 = 500
	
	Δt0,10(<---) = 2,74
	Δx0,10 = 0,5 m
	
Tabela 1
Primeiro executamos a montagem para choque elástico como sensor S0 na posição 300 mm e o sensor S1 na posição 800 mm.
X20= 300 mm = 0.3.10-3 m
Depois calculamos as demais posições adicionando os 18 mm referentes à largura da máscara da cerca.
X20= 318 mm = 0.318.10-3 m
	carro 1 ida <---
	Tempo (s)
	Posição (10¯³ m)
	Velocidade (10¯³ m/s)
	t0 = 0,000
	x10 = 300
	
0,06 m/s
	t0,1(S0 00<---) = 2,65
	x11 = 500
	
	t0,2(S0 01<---) = 2,93
	x12 = 500
	carro 1 ida <---
	Tempo (s)
	Posição (10¯³ m)
	Velocidade ((10¯³ m/s)
	t0 = 0,000
	x10 = 100
	
135
	t0,1(S0 00<---) = 0,232
	x11 = 118
	
	t0,1(S0 01<---) = 0,357
	x12 = 136
	
	t0,2(S0 02<---) = 0,483
	x13 = 154
	
	t0,3(S0 03<---) = 0,608
	x14 = 172
	
	t0,4(S0 04<---) = 0,731
	x15 = 190
	
	t0,5(S0 05<---) = 0,856
	x16 = 208
	
	t0,6(S0 06<---) = 0,981
	x17 = 226
	
	t0,7(S0 07<---) = 1,104
	x18 = 244
	
	t0,8(S0 08<---) = 1,227
	x19 = 262
	
	t0,9(S0 09<---) = 1,350
	x10 = 280
	
	Δt0,10(<---) = 1,350
	Δx0,10 = 180 
	
Tabela 2
	
	t0,3(S0 02<---) = 3,12
	x13 = 500
	
	t0,4(S0 03<---) = 2,91
	x14 = 500
	
	t0,5(S0 04<---) = 2,70
	x15 = 500
	
	t0,6(S0 05<---) = 2,91
	x16 = 500
	
	t0,7(S0 06<---) = 2,75
	x17 = 500
	
	t0,8(S0 07<---) = 3,02
	x18 = 500
	
	t0,9(S0 08<---) = 2,91
	x19 =500
	
	t0,10(S0 09<---) = 2,94
	x10 = 500
	
	Δt0,10(<---) = 3,21
	Δx0,10 = 0,5 m
	
Tabela 2
Observe que quando a traseira do móvel 2 estiver sobre a marca dos 600 mm, a sombra da primeira máscara da cerca que ele transporta estará iniciando sua passagem pelo orifício do sensor 1 consideraremos esta posição como a posição x20 do carro 2 quando ele acionar o segundo sensor.
X20= 600 mm = 0.6.10-3 m
Depois calculamos as demais posições adicionando os 18 mm referentes à largura da máscara da cerca.
X20= 618 mm = 0.618.10-3 m
Procedendo de maneira análoga, determinamos o módulo das demais posições que o carro 2 estará quando as outras máscaras da cerca que transporta passarem pelo sensor S1.
	carro 2 ida <---
	Tempo (s)
	Posição (10¯³ m)
	Velocidade ((10¯³ m/s)
	t0 = 0,000
	x10 = 600
	
0,09 m/s
	t0,1(S0 00<---) = 2,17
	x11 = 800
	
	t0,1(S0 01<---) = 2,09
	x12 = 800
	
	t0,2(S0 02<---) = 2,21
	x13 = 800
	
	t0,3(S0 03<---) = 2,16
	x14 = 800
	
	t0,4(S0 04<---) = 2,17
	x15 = 800
	
	t0,5(S0 05<---) = 2,10
	x16 = 800
	
	t0,6(S0 06<---) = 2,03
	x17 = 800
	
	t0,7(S0 07<---) = 2,12
	x18 = 800
	
	t0,8(S0 08<---) = 2,02
	x19 = 800
	
	t0,9(S0 09<---) = 2,07
	x10 = 800
	
	Δt0,10 <--- = 2,11
	Δx0,10 = 0,8 m
	
Tabela 3
5. CONCLUSÃO
Em um choque, forças relativamente grandes, atuam em cada uma das partículas que colidem, durante um intervalo de tempo relativamente curto. Um exemplo corriqueiro seria um esbarrão entre duas pessoas distraídas. Não existe alguma interação significativa entre elas durante a aproximação, até que se choquem. Durante o choque existe uma forte interação que eventualmente pode causar danos físicos. Depois da colisão volta-se a situação inicial onde não existia interação significativa.
Segundo o livro Fundamentos de Física I, Halliday Resnick & Walker, uma colisão “é um evento isolado no qual dois ou mais corpos (os corpos que colidem) exercem uns sobre as outras forças relativamente elevadas por um tempo relativamente curto”. Contudo, não necessariamente há contato entre os corpos para haver uma colisão. Por isso, assumiremos que a colisão é uma interação entre partículas. 
No experimento as colisões envolvem forças (ocorrem mudanças de velocidade). Podendo esta ser elásticas, o que significa que há conservação de energia e momento, inelásticas, o que significa que há conservação de momento, mas não de energia, ou totalmente inelásticas (ou plásticas), quando o momento é conservado, mas os dois objetos ficam juntos após a colisão.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFIAS
[1] - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 14.724: Informação e documentação - Trabalhos acadêmicos - Apresentação. Rio de Janeiro, dez. 2005. 09 p.
[2] – Apostila de Física Experimental l – Centro Universitário Estácio de Sá
[3] - R. Resnick, D. Halliday, e J. Merrill, Fundamentos de Física, vol. 1 Mecânica, 7a ed., LTC, 2006.
[4]-Conservação e energia nas colisões elásticas. Disponível em:< 
http://www.mundoeducacao.com/fisica/conservacao-energia-nas-colisoes-elasticas>. Acesso em: 23 de novembro de 2015.