Relatorio - Colisões Fisexp I

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
Laboratório de Física Básica I 
Relatório 5: Sistemas de partículas – Colisão Elástica e Inelástica. Docente: Teresinha de Jesus.
Discentes: Andressa de Lima, Ana Luiza de Sousa e Cassia Sisto.
Resumo
O objetivo do experimento foi avaliar dois tipos de colisões: elástica e inelástica. Após cada etapa do experimento foi avaliada a conservação ou não do momento linear e da energia cinética para ambos os casos. Por fim, constatou-se que BOTAR A MESMA COISA QUE DECLARAR NA CONCLUSÃO.
Introdução
Ao colidir dois objetos, um “empurra” o outro com a mesma intensidade, desta forma há conservação do que chamamos de quantidade de movimento (movimento linear). Como no experimento realizado não há forças agindo sobre o carrinho (atrito, por exemplo), teremos então a conservação do somatório desses movimentos lineares. Quando usamos dois carrinhos de massas iguais, o carrinho que colidir com o que está incialmente em repouso irá transferir toda sua velocidade para este outro e ficar em repouso. 
Outra coisa que se conserva nesse caso é a energia cinética, ela está associada à velocidade do corpo e à sua massa, e, se a energia cinética total não for alterada pela colisão, a energia cinética do sistema é conservada (é a mesma antes e depois da colisão), este tipo de colisão é chamado de colisão elástica. Podemos ver este fato pela fórmula a seguir:
Já no experimento onde dois carrinhos se colidem de forma que garantimos que eles vão andar juntos após a colisão, parte da energia é sempre transferida de energia cinética para outras formas de energia, como a energia térmica e a energia sonora. Isso significa que a energia cinética não é conservada, portanto esse tipo de colisão é chamado de colisão inelástica. Nesse caso, como ao final da colisão os carrinhos se movem juntos, podemos falar que :
 Sendo a velocidade que os carrinhos se movem após a colisão.
Método Experimental
Antes de dá início ao experimento, verificou-se se o equipamento estava nivelado, observando se o carinho permanecia em repouso mesmo após o ligamento do trilho de ar¹, se o trilho estiver desnivelado poderá causar erros sistemáticos no experimento. Em seguida, foi observada a instalação elétrica do centelhador², a fim de evitar choques ou até mesmo queima do mesmo. Feito isso, foi visto se a distância entre a ponta do parafuso do carinho e a fita de aço do trilho de ar era adequada para a produção de faíscas, não podendo encostar e nem ficar muito distante. Em seguida, pesou-se os carrinhos, com o auxílio de uma balança de trilha escala³. O experimento foi dividido em duas etapas.
Etapa 1: Foi estudado a colisão elástica, para isso, um carrinho foi pesado com o elástico e o outro com massinha, com a intenção de igualar a massa dos dois carrinhos, tendo obtido uma diferença de 0,3g.
Etapa 2: Foi estudado a colisão inelástica, para isso, um carrinho foi pesado com massinha na lateral e o outro sem nada, com a intenção de obter massas iguais, tendo obtido diferença de 0,3g.
Com isso, para ambas as etapas, foi colocada um pedaço de fita termo-sensível4 na haste metálica que acompanha o trilho horizontalmente, ao ligar o compressor de ar foi formado um colchão de ar entre o trilho e o carrinho, diminuindo seu atrito e permitindo assim o movimento. O impulso dado no carinho foi um peteleco e após ligar o centelhador pode-se obter um resultado na fita, sendo está retirada após o experimento e colocada sobre a mesa para que pudesse obter, com o auxílio de uma régua de 100cm, a distância dos pontos, sendo está na etapa 1 medida para ambos os carrinhos – movimento de volta do carrinho A (com elástico) e ida do carrinho B(com a massinha); já na etapa 2, a distância medida foi dos dois carrinhos juntos, quando estes grudam com a massinha.
 ¹ O trilho de ar é um sistema que permite estudar movimentos unidimensionais reduzindo ´ drasticamente as forças de atrito habitualmente presentes, através da formação de um colchão de ar.
² O centelhador é um sistema que produz faíscas há uma determinada frequência quando está sobre uma fita termo sensível.
³ Em uma balança de escala tripla, seu equilíbrio é determinado pela distância do contra peso e do ponto de apoio, pelo fato de ter três escalas essa balança é mais precisa que as outras.
4 A fita termo sensível quando aquecida com o calor fica preta, possibilitando assim a visualização da posição do carrinho quando a centelha foi emitida.
Resultados e Discussão
Etapa 1. Colisão Elástica
Foi pesada a massa dos dois carrinhos, tento obtido os seguintes resultados:
A frequência utilizada no centelhador foi de 10,0Hz, sendo assim, o tempo de disparo, que irá marcar o papel termo sensível é de 0,1s, como pode ser observado abaixo:
Considerando a incerteza como 0,1 cm – incerteza da régua – foi possível construir as tabelas com os resultados obtidos:
	Tabela1.
	Carrinho A- Elástico
	
	N(pontos)
	Posição (cm)
	Tempo(s)
	Incerteza(cm)
	0
	0,00
	0,0
	0,1
	1
	2,40
	0,1
	0,1
	2
	4,90
	0,2
	0,1
	3
	7,40
	0,3
	0,1
	4
	9,80
	0,4
	0,1
	5
	12,2
	0,5
	0,1
	6
	14,1
	0,6
	0,1
	7
	17,1
	0,7
	0,1
	8
	19,9
	0,8
	0,1
	9
	21,9
	0,9
	0,1
	10
	24,3
	1,0
	0,1
	Tabela2.
	Carrinho B-Massinha
	
	
	N(pontos)
	Posição (cm)
	Tempo(s)
	Incerteza(cm)
	0
	0,00
	0,0
	0,1
	1
	1,90
	0,1
	0,1
	2
	2,40
	0,2
	0,1
	3
	4,60
	0,3
	0,1
	4
	7,00
	0,4
	0,1
	5
	9,30
	0,5
	0,1
	6
	11,5
	0,6
	0,1
	7
	13,8
	0,7
	0,1
	8
	15,3
	0,8
	0,1
	9
	18,5
	0,9
	0,1
	10
	25,8
	1,0
	0,1
Gráficos que eu mencionei no email.
Calculando a velocidade média dos dois carrinhos, temos que:
 ou 
 ou 
Sabe-se que em uma colisão elástica não a perda de energia cinética, ou seja, há uma conservação de energia. Sendo assim, através da fórmula vista na introdução, pode-se calcular a energia cinética dos carrinhos, como pode ser visto abaixo:
Meninas, usei como Kg e m/s, ai vcs vejam se é isso ou não...
Conta aqui!!
Sabe-se também que o somatório das conservações lineares dos carrinhos A e B vão se conservar, sendo assim, seus momentos lineares antes e depois da colisão são dados por:
Logo, temos que:
Visto que os valores apresentados estão bem próximos, podemos afirmar que houve conservação do somatório dos dois carrinhos, conforme esperado segundo o modelo teórico. O que justifica a pequena diferença entre os valores pode ser por exemplo, um erro na leitura da régua ou alterações no trilho durante o experimento, o que é comum e faz do experimento um experimento aproximado e não exato.
 Etapa 2. Colisão Inelástica
Para esta etapa, foi feita uma segunda pesagem dos carrinhos:
A frequência utilizada no centelhador foi de 10,0Hz, sendo assim, o tempo de disparo, que irá marcar o papel termo sensível é de 0,1s, como pode ser observado abaixo:
Considerando a incerteza como 0,1 cm – incerteza da régua – foi possível construir uma tabela com o resultado obtido:
	Tabela3.
	Carrinho A e B
	
	
	N(pontos)
	Posição (cm)
	Tempo(s)
	Incerteza(cm)
	0
	0,00
	0,0
	0,1
	1
	1,00
	0,1
	0,1
	2
	1,90
	0,2
	0,1
	3
	2,80
	0,3
	0,1
	4
	3,70
	0,4
	0,1
	5
	4,50
	0,5
	0,1
	6
	5,40
	0,6
	0,1
	7
	6,30
	0,7
	0,1
	8
	7,30
	0,8
	0,1
	9
	8,10
	0,9
	0,1
	10
	9,00
	1,0
	0,1
Gráfico aqui... tá feito pelo excel, mas n sei se é certo.
Calculando a Velocidade média do carrinho, temos que:
 ou 
Tem uma outra fórmula q ele falou, mas n consegui ver na foto q tirei do caderno da ana..
Conclusão
No experimento foi possível estudar os comportamentos de corpos diante das colisões elástica e inelástica. Como já foi explicado cada tipo de colisão e seus comportamentos.
Nas colisões elásticas pode se conclui que é realmente elástica comprovada pela conservação do seu momento linear e de sua energia cinética com as margens de erro supracitada.
Nas colisões inelásticaso momento linear foi comprovado pelos valores tabelados e sua variação de energia com margens de erro maiores que 50% comprovamos que a energia
8 | Página cinética na colisão inelástica não e conservada. A perda de energia ou de momento foi devida: A transformação de energia cinética em energia sonora, deformação do objeto no momento do impacto, calor e etc.
Portanto, para dados experimentais o experimento foi satisfeito. Uma vez que os cálculos tabelados são de acordo com os conceitos teóricos de colisões.
Bibliografia