Measuring_Speed_Medindo_Velocidade

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Measuring Speed (Medindo Velocidade)
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Resumo: Na física, velocidade relaciona a variação da posição no espaço em relação ao tempo, ou seja, qual a distância percorrida por um corpo num determinado intervalo temporal. É uma grandeza vetorial, possuindo direção, sentido e módulo, esse último chamado de rapidez e de dimensões [L][T]-1, sendo medida no SI em metros por segundo (m/s ou ms-1). Em geral, os símbolos da velocidade são v ou o primeiro para a velocidade escalar e o segundo para o vetor velocidade. A variação da velocidade em relação ao tempo é a aceleração.
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Introdução
Velocidade é um conceito fundamental para a mecânica clássica. Foi a partir desse que os primeiros físicos puderam desenvolver o estudo do movimento dos corpos, tornando-se capazes de descrever trajetórias através de funções matemáticas. Isaac Newton, pai da mecânica clássica, desenvolveu o cálculo diferencial a partir desse estudo. Há dois tipos de movimentos considerados mais simples: o movimento retilíneo uniforme (MRU) e o movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), que são representados por equações lineares e quadráticas respectivamente. Para outros tipos de movimento mais complexos utiliza-se a derivada.
Procedimento Experimental
Inicie o programa Virtual Physics e selecione Measuring Speed na lista de atividades. O programa vai abrir a bancada de mecânica (Mechanics).
Na área do experimento há um bloco posicionado em cima de uma mesa sem atrito (vista lateral). Um êmbolo está preso ao bloco e será utilizado para golpeá-lo. Você vai medir o comprimento da mesa e o tempo que o bloco leva para deslizar sobre ela. Você também deve registrar a força utilizada para golpear o bloco e fazê-lo deslizar.
Antes de começar, suponha que um bloco deslize por todo o comprimento da mesa em um pequeno intervalo de tempo e que outro bloco demore mais fazer o mesmo.
Aplicando conceitos Qual a relação entre a velocidade dos dois blocos?
A relação é a mesma força aplicada com atritos diferentes
O êmbolo está inicialmente ajustado para golpear o bloco com uma força de 78 N.
Aperte o botão Force para que o bloco comece a deslizar. Ao chegar ao final da mesa, o experimento para automaticamente. Observe a posição do bloco, registrada em r, no painel de dados. Anote essa distância na Tabela de dados 1. Também anote o tempo que o bloco levou para deslizar sobre a mesa. Essa medida aparece no painel Time.
Clique no botão Reset para restaurar as condições iniciais do experimento. Repita o experimento algumas vezes alterando a força com que o êmbolo golpeia o bloco. Para alterar a força do êmbolo, use a seção Forces no dispositivo para alteração de parâmetros (Parameters). Utilize forças maiores e menores do que a força inicial. Registre seus dados na Tabela de dados 1.
Análise e Resultados
Desenhando gráficos indique no gráfico a seguir a distância e o tempo observados no experimento inicial. Denomine o eixo horizontal como Tempo (s) e o eixo vertical como Distância (cm).
Você tem dois pontos de dados: o primeiro ponto será (0 s, 0 cm) e é o ponto em que o deslizamento começou; o segundo ponto será o tempo e a distância total que você mediu. Trace uma reta ligando esses dois pontos.
Utilize uma escala adequada, que permita a representação de todos os seus dados. No mesmo gráfico, desenhe outras retas – todas começando no ponto (0 s, 0 cm) – para os experimentos realizados com outras forças. Use cores diferentes para cada reta. As retas mostram que os blocos partiram do mesmo lugar e percorreram a distância medida em diferentes intervalos de tempo.
Aplicando conceitos cada reta no gráfico que você desenhou deve apresentar inclinações diferentes. O que a declividade das retas informa sobre o movimento do bloco sobre a mesa?
Lembre-se do que você observou nos experimentos.
No respectivo teste, os objetos chegaram a 500 cm em diferentes tempos, em decorrência da diferença de força aplicada entre os testes.
Fazendo previsões O que você pode dizer sobre a declividade da reta no gráfico, se o bloco levar ainda menos tempo para percorrer a mesma mesa?
A reta irá se declinar cada vez mais, devido ao acréscimo de tempo que o objeto levara para chegar aos 500 cm.
Interpretando dados você pode calcular a declividade de uma reta em um gráfico utilizando a seguinte equação: declividade da reta = (variação no eixo y) / (variação no eixo x)
Neste experimento, a variação do eixo y é a distância percorrida pelo bloco e a variação do eixo x é o tempo que o bloco levou para percorrer essa distância. Utilizando os dados do gráfico ou da Tabela de dados 1.
calcule a velocidade média dos blocos. Registre os valores na Tabela de dados 2.
A velocidade dos blocos foi constante ou mudou durante o experimento?
A velocidade do bloco mudou proporcionalmente a força aplicada.
Segue tabela e gráfico da velocidade em relação a força:
Conclusão
Concluímos que a variação de velocidade está diretamente ligada a força aplicada no corpo em questão. Portanto, a ideia é bem simples: se um móvel, durante todo o percurso, mantiver sua velocidade constante em V km/h, a força com que ele está se deslocando também é constante.
Referências
Programa: Virtual Lab física Mecânica Rodrigues, M.; Dias F.; Física na Nossa Vida; Porto Editora; 2004; Porto. www.brasilescola.com/fisica/segunda-lei- newton.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Segunda_Lei_de_N ewton http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanic a/Dinamica/leisdenewton.php http://www.infoescola.com/fisica/2a -lei-de- newton-principio-fundamental -da-
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HALLIDAY E RESNICK. Fundamentos de física. Rio de Janeiro: Livros
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2004.
HEWIT, Paul. Física Conceitual. Porto Alegre: Bookman, 2002.
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Wikipédia Física Mecânica.