Relatório de física experimental 1 colisão

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UNIVERSIDADE FEDERAL de ALAGOAS (UFAL)
Leonardo Silva Moreira
RELATÓRIO DO EXPERIMENTO DE COLISÕES
Maceió
Dezembro, de 2013
UNIVERSIDADE FEDERAL de ALAGOAS (UFAL)
Leonardo Silva Moreira
RELATÓRIO DO EXPERIMENTO DE COLISÕES
Trabalho solicitado pelo professor wellington Freire, com requisito para obtenção de nota na disciplina de física experimental 1. 
Maceió
Dezembro, de 2013
Objetivos:
Verificar a veracidade da lei de conservação do momento e da energia mecânica entre dois corpos que colidem elasticamente.
Verificar a veracidade da lei de conservação do momento e da energia mecânica entre dois corpos que colidem inelasticamente.
	Materiais Utilizados:
	Qt.
	Trilho 120 cm;
	1
	Cronômetro digital multifunções com fonte DC 12 V;
	1
	Sensores fotoelétricos com suporte fixador (S1 e S2);
	2
	Y de final de curso com roldana raiada;
	1
	Suporte para massas aferidas – 9 g;
	1
	Massa aferida 10 g com furo central de 2,5 mm;
	1
	Massa aferida 20 g com furo central de 2,5 mm de diâmetro;
	2
	Massa aferida 10 g com furo central de 5 mm de diâmetro;
	2
	Massa aferida 20 g com furo central de 5 mm de diâmetro;
	4
	Massa aferida 50 g com furo central de 5 mm de diâmetro; 
	2
	Cabo de ligação conjugado;
	1
	Unidade de fluxo de ar;
	1
	Cabo de força tripolar 1,5 m;
	1
	Mangueira aspirador 1,5 m;
	1
	Barreira de luz;
	2
	Suporte em U com elástico para choque;
	1
	Suporte em U para choque;
	1
	Carrinho para trilho preto;
	1
	Carrinho para trilho azul;
	1
	Porcas borboletas;
	3
	Arruelas lisas;
	7
	Balança Eletrônica.
	1
Introdução
	Define-se colisão como sendo a interação de um ou mais corpos, onde há troca de energia e quantidade de movimento. Verifica-se que é possível ocorrer colisão sem que haja contato material. Utilizamos as leis de energia cinética e momento linear para saber o comportamento dos corpos após as colisões. A colisão começa quando os respectivos centros de gravidade chegam a uma distância crítica, e se completa quando chegam novamente a sua origem. 
	Existem três tipos de colisões: as elásticas, as perfeitamente inelásticas e as parcialmente elásticas.
Colisões elásticas
	As colisões elásticas são caracterizadas pela conservação da energia e do momento linear dos corpos envolvidos, antes e depois da colisão. Existem as fases de deformação e de restituição.
Colisões perfeitamente inelásticas
	Nas colisões perfeitamente inelásticas não ocorre conservação de energia mecânica, porem, a quantidade de movimento se conserva e os corpos seguem com a mesma velocidade após a colisão. Há uma perda de energia no processo. Só existe a fase de deformação, os corpos movem-se juntos após o choque. Parte da energia é alterada.
Colisões parcialmente elásticas
Quando não há conservação de toda a energia cinética do sistema, dizemos que ocorreu uma colisão parcialmente elástica. Nesse tipo de colisão os corpos possuem velocidade após a colisão. A quantidade de movimento do sistema se conserva. Parte da energia cinética se converte em outras formas como calor e som a outra parte é perdida. Existem as fases de deformação e de restituição. O que não abordaremos nesse trabalho.
	Durante uma colisão, podem existir duas fases, a deformação e a restituição dois corpos que entram em colisão, quando entram em contato, observa-se ali a fase de deformação que será encerrada quando os corpos entrarem em repouso. Logo após, tem-se a fase da restituição que se encerra quando os corpos se afastam.
Independente da colisão ser elástica ou inelástica, o momento total dos corpos envolvidos é conservado. O movimento do centro de gravidade comum não é influenciado pelo processo da colisão.
	O produto da massa de um corpo por sua velocidade é caracterizado pelo momento linear. Tem-se que há uma relação de proporcionalidade direta entre o momento linear e a força que varia a velocidade. Observa-se que quando um corpo ganha movimento, outro perde em igual quantidade, essa observação define a ‘’Lei da Conservação da Quantidade de Movimento’’. Sendo esta, valida para qualquer numero de corpos e não depende de suas dimensões. Esta lei diz que,
"É constante a quantidade de movimento de um sistema quando a resultante das forças externas for nula"
	O objetivo desta experiência foi de estudar as colisões unidimensionais entre dois carrinhos sobre o trilho de ar. Aprender a classificar as colisões entre os carrinhos, na ausência de atrito, além de verificar a validade do principio da conservação do momento linear e da energia cinética.
 Procedimento experimental.
i. Inicialmente nivelou-se o trilho;
ii. Mediu-se o comprimento da haste dos dois carrinhos;
iii. Determinaram-se as massas dos dois carrinhos, com os acessórios, utilizando a balança;
iv. Colocou-se o carrinho contra um elástico que estava no suporte em forma de U do lado esquerdo do trilho 2, adaptado para o tipo de colisão desejada, entre os dois sensores óticos;
v. O carrinho 2 manteve-se sempre inicialmente parado;
vi. Em seguida, foi analisado o que cada tempo representava e a que carrinho se referia;
vii. Repetiu-se os procedimentos de iv a vi, por mais 3 vezes, sempre anotando os tempos obtidos;
viii. Repetiram-se os procedimentos de iv a vii, adaptando os carrinhos de modo a reproduzir os tipos de colisão desejada;
Resultados e Discussões:
	Primeiro Arranjo: perfeitamente elástico.
Massa do carrinho azul=0,2091kg
Massa do carrinho preto=0,2257kg
Tabela 1
	∆x m
	T1i
	T1f
	T2i
	T2f
	T3i
	T3f
	Tm, i
	Tm, f
	Vi m/s
	Vf m/s
	0,10
	0,192
	0,206
	0,196
	0,209
	0,192
	0,206
	0,193
	0,207
	0,518
	0,483
M1V1,i + M2V2,i = M2V2,f + M2V2,f
M1V1,i= 0,1083 kg.m/s 
M2V2,f= 0,1090 kg.m/s
Tabela 2
	
	Antes 
	
	
	
	Depois
	
	
	 1(kg.m/s)
	E1(J)
	 2(kg.m/s)
	E2(J)
	 1(kg.m/s)
	E1(J)
	 2(kg.m/s)
	E2(J)
	0,1083
	0,0058
	0
	0
	0
	0
	0,0059
	0,1090
Segundo Arranjo: inelástico
M1=0,2162kg
M2=0,2318kg
Tabela 1
	∆x m
	T1i
	T1f
	T2i
	T2f
	T3i
	T3f
	Tm, i
	Tm, f
	Vi m/s
	Vf m/s
	0,10
	0,208
	0,434
	0,198
	0,431
	0,198
	0,431
	0,201
	0,432
	0,4975
	0,2314
V1i= M1V1,i= kg.m/s
V2f= (M1+M2)Vf= 0,1036 kg.m/s
Erro 
Tabela 2
	
	Antes 
	
	
	
	Depois
	
	
	 1(kg.m/s)
	E1(J)
	 2(kg.m/s)
	E2(J)
	 1(kg.m/s)
	E1(J)
	 2(kg.m/s)
	E2(J)
	0,1083
	0,0058
	0
	0
	0
	0
	0,0059
	0,1090
Energia cinética e Momento linear :
antes:
 1i=m1v1i= 0,2162*0,4975= 0,1075kg.m/s
E1i= 
 2i=
Depois:
 Conclusão:
	Os resultados encontrados foram satisfatórios. Conclui-se que os choques executados nesse experimento comportaram-se como esperado. 
	Pode-se observar alguns erros nos cálculos devido a algumas influencias externas que não puderam ser minimizadas.
BIBLIOGRAFIA 
HALLIDAY et al., Física 1. 5ª ed. Rio de Janeiro: Ed. LTC, 2003, p. 234 
KELLER, Frederick. Física Volume 1. São Paulo: Pearson Makron Books, 2004. 
Manual de experimentos Azeheb. 
SILVA, A.M. colisão. Site Brasil escola. 2013, np. Disponível em: http://www.brasilescola.com/fisica/colisao.htm. Acesso em: 9/12/2013.