Choque Elástico e choque Inelástico

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Curso: Engenharia Produção/Civil
Turma: 1
Período: 2°
Disciplina: Física I
Prática Nº: Choque Elástico e choque Inelástico
Professor: Fernanda Drumond
Nomes: 
Data da aula: 2017
SUMARIA
INTRODUÇÃO. ------------------------------------------------------- PAG 3
OBJETIVO. ------------------------------------------------------------ PAG 3
MATERIAIS E EQUIPAMENTOS. --------------------------------- PAG 3
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL.------------------------------ PAG 4
RESULTADOS E DISCUSSÃO. ------------------------------------- PAG 5 Á 7 
CONCLUSÃO E REFERÊNCIAS. ----------------------------------- PAG 8
1. INTRODUÇÃO 
  
Existem dois principais tipos de colisão: a colisão elástica e a colisão inelástica
A colisão elástica se dá quando a energia cinética do sistema é a mesma antes e depois do choque. Supondo que se trata de um sistema fechado e isolado, a quantidade de movimento ou momento linear total do sistema também se conserva, pois não há nenhuma força externa atuando sobre ele.
A colisão inelástica é um tipo de colisão na qual a energia cinética do sistema não é conservada. Vale a pena ressaltar que, apesar de não haver conservação de energia cinética, o sistema ainda assim obedecerá ao princípio da conservação do momento linear se não houver ação de forças externas sobre o mesmo.
O experimento descrito no presente relatório teve por objetivo determinar a relação entre os valores iniciais e finais tanto da energia cinética quanto da quantidade de movimento, a partir das velocidades dos carrinhos antes e depois da colisão, de modo a verificar as dependências com as massas e condições iniciais, bem como verificar as leis de conservação da energia e quantidade de movimento.
Uma colisão é um evento isolado no qual os corpos envolvidos nesse processo exercem uns sobre os outros forças relativamente elevadas por um tempo relativamente curto. Assim, durante o choque, as únicas forças realmente importantes que atuam sobre o sistema são as forças de interação, iguais e opostas em sentido, ocorrendo a conservação da quantidade de movimento total. Portanto o movimento e a colisão de objetos são estudados em Dinâmica. Características inerentes às colisões elásticas e inelásticas.
Sempre que, em uma colisão, a energia cinética total se conserva, pode-se dizer que a colisão é do tipo elástica. Já quando os valores de energia cinética antes e depois da colisão forem diferentes, a colisão é do tipo inelástica.Outro caso é o tipo de colisão perfeitamente inelástica, que se dá quando, após o choque, os dois corpos permanecem juntos, possuindo, pois, a mesma velocidade. Nesse caso ocorre a maior redução da energia cinética. Independentemente do tipo de colisão, contudo, a quantidade de movimento total dos corpos se conserva. O movimento do centro de massa não é afetado pelo processo da colisão.
2. OBJETIVO
Este experimento consistiu em utilizar um peso, distribuído um em uma roldana, e os outros dois, presos à outra roldana, simulando diferentes forças para cada roldana, formando um grau entre eles, este grau, foi variado e medido a resultante, fazendo-se as leituras no dinamômetro.
3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS.
Para o experimento realizado foram necessários os seguintes materiais e equipamentos:
01 trilho de 200 cm
01 cronômetro digital multifunções com fonte DC 12V
 01 trilho de 200 cm 
 01 cronômetro digital multifunções com fonte DC 12V 
 02 sensores fotoelétricos com suporte fixador (s1 E s2) 
 01 Y de final de curso com roldana ralada 
 01 unidade de fluxo de ar 
 01 cabo de força tripolar 1,5m 
 01 mangueira aspirador 1,5” 
 02 carrinhos para trilho cor preta 
 03 porcas borboletas 
 07 arruelas lisas 
 04 manípulos de latão13mm 
 01 pino para carrinho com gancho 
 02 barreiras para choque 
 01 fixador em U para choque 
 01 Y de final de curso com fixador U para elástico 
 02 sensores fotoelétricos com suporte fixador (s1 E s2)
 01 pino parra carrinho com agulha 
01 pino para carrinho com massa aderente 
01 Y de final de curso com roldana ralada 
01 unidade de fluxo de ar
01 cabo de força tripolar 1,5m
01 mangueira aspirador 1,5”
02 carrinhos para trilho cor preta
03 porcas borboletas
07 arruelas lisas
04 manípulos de latão 13mm
01 pino para carrinho com gancho
02 barreiras para choque 
01 fixador em U para choque
01 Y de final de curso com fixador U para elástico
Exclusivo para experimento do choque inelástico. 
01 pino parra carrinho com agulha
01 pino para carrinho com borracha
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL .
4.1 Choque elástico
Foi-nos apresentado o equipamento;
Ao trilho foi dada uma inclinação tal que o atrito seja compensado;
Medimos a massa dos carrinhos.
m1 = 0,232Kg m2 = 0,228Kg
Foi fixada nos carrinhos a bateria de choque
Colocamos o segundo carrinho entre os sensores, os sensores foram fixados no trilho de tal modo que ficaram no centro do trilho e pelo menos 0,400m um do outro;
Foi selecionada a forma de medida F3 do cronômetro;
Demos ao primeiro carinho um impulso, movimentando -o para se colidir com o segundo carrinho;
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) = 0,182)
O primeiro carrinho se chocou com o segundo carrinho que estava em repouso (V = 0);
O segundo carrinho passou pelo sensor 2, o cronômetro foi acionado e mediu um intervalo de tempo correspondente ao deslocamento de 0,100m; (tempo (s) = 0,127)
O cronômetro indicou os dois intervalos de tempo;
4.2 Choque inelástico
 Foi-nos apresentado o equipamento;
 Ao trilho foi dada uma inclinação tal que o atrito seja compensado;
Foi fixada nos carrinhos a bateria de choque;
Colocamos nos carrinhos os acessórios para o choque inelástico. (No choque inelástico após o choque os dois carrinhos se deslocaram juntos, ou seja, com a mesma velocidade.);
Colocamos o segundo carrinho entre os sensores, os sensores foram fixados no trilho de tal modo que ficaram no centro do trilho e pelo menos 0,400m um do outro;
Foi selecionada a forma de medida F3 do cronômetro;
Demos ao primeiro carinho um impulso, movimentando -o para se colidir com o segundo carrinho;
 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) = 0,526)
 O primeiro carrinho se chocou com o segundo carrinho que estava em repouso (V = 0) e se fundiram;
 Ambos os carrinhos passaram pelo sensor 2, o cronômetro foi acionado e mediu um intervalo de tempo correspondente ao deslocamento de 0,100m; (tempo (s) = 0,384)
O cronômetro indicou os dois intervalos de tempo
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
 
5.1 - Choque elástico 
 
Velocidade desenvolvida pelo primeiro carrinho antes do choque. 
V1 = Δx / T1 
Onde: 
Δx = variação do deslocamento em metros 
T1 = tempo em segundos 
Logo: 
V1 = 0,100m / 0,182s 
V1 = 0,549m/s 
 Velocidade desenvolvida pelo primeiro carrinho depois do choque. 
 V’1 = 0 (parado após o choque) 
 Velocidade desenvolvida pelo segundo carrinho antes do choque. 
 V2 = 0 (esta em repouso) 
Velocidade desenvolvida pelo segundo carrinho depois do choque. 
 V2 = Δx / T2
V2 = 0,100m / 0,195s 
V2 = 0,513m/s 
 Calcular a quantidade de movimento antes do choque. 
 Q1 = m1*V1
Onde: 
Q1 = Momento Linear inicial 
m = massa 
V = velocidade 
Logo: 
Q1 = 0,232Kg*0,549m/s 
Q1 = 0,117Kg m/s
 Calcular a quantidade de movimento depois do choque. 
 Q2 = m2*V’2 
Onde: 
Q2 = Momento Linear final 
m = massa 
V = velocidade 
Logo: 
Q2 = 0,228Kg*0,513m/s 
Q2 = 0,117Kg m/s 
 
 Sempre que um corpo ganha quantidade de movimento, outro corpo perde igual quantidade de movimento. Essa é a lei da conservação da quantidade de movimento. O resultado final acima nos diz que a quantidade de movimentototal do sistema antes da colisão é igual à quantidade de movimento total do sistema depois da colisão. Com isso, podemos afirmar que a quantidade de movimento do sistema 
se conserva. 
 
A energia cinética antes do choque
 
 Ec = m1*V12 / 2= 
Ec = 0,232Kg*(0,549m/s)2 / 2 
Ec = 0,035Joules 
 
A energia cinética depois do choque 
Ec = m2*V’22 / 2 
Ec = 0,228Kg*(0,513m/s)2 / 2 
Ec = 0,030Joules
Nas colisões do tipo elásticas, a energia mecânica total do sistema 
tem sempre o mesmo valor. Se uma das partes aumenta sua 
energia mecânica, alguma outra parte terá sua energia reduzida. 
Logo a energia cinética será conservada. 
 
5.2 - Choque inelástico 
 
Velocidade desenvolvida pelo primeiro carrinho antes do choque. 
 V1 = Δx / T1
Onde: 
Δx = variação do deslocamento em metros 
T1 = tempo em segundos 
Logo: 
V1 = 0,100m / 0,190s 
V1 = 0,526m/s 
Velocidade desenvolvida pelo primeiro carrinho depois do choque. 
 V’1 = V’2 (após a colisão os dois se fundem) 
V’1 = 0,384m/s 
 Velocidade desenvolvida pelo segundo carrinho depois do choque. 
V2 = Δx / T2
 V2 = 0,100m / 0,260s 
V2 = 0,384m/s 
 Massa dos carrinhos 
 m1 = 0,2189Kg 
m2 = 0,2186Kg 
Calcular a quantidade de movimento antes do choque. 
 Q1 = m1*V1
Onde: 
Q1 = Momento Linear inicial 
m = massa 
V = velocidade 
Logo: 
Q1 = 0,2189Kg*0,526m/s 
Q1 = 0,115Kg*m/s 
 
Calcular a quantidade de movimento depois do choque. 
 
Q2 =( m1 + m2 )*V’2
 
Onde: 
Q2 = Momento Linear final 
m = massa
V = velocidade 
Logo: 
Q2 = (0,2189Kg + 0,2186Kg)* 0,384m/s 
Q2 = 0,168Kg m/s 
 
Da mesma forma como no choque elástico, a quantidade de movimento na colisão inelástica também se conserva. 
 
A energia cinética antes do choque 
 
Ec = m1*V12 / 2 
Ec = 0,2189Kg*(0,526m/s)2 / 2
 
Ec = 0,03 Joules 
 
A energia cinética depois do choque 
 
Ec = (m1 + m2)*(V’)2/2 
Ec = (0,2186Kg + 0,2189Kg)* (0,384m/s)2/ 2 
Ec =0,03 Joules 
 
Observamos aqui que a energia não foi conservada, pois, os valores 
de energia antes e depois do choque foram diferentes. Na colisão 
onde os corpos, após o choque, passam a ter velocidades iguais (os 
corpos permanecem juntos após a colisão) chamamos, devido ao 
fato de termos a maior redução possível da energia cinética, de 
colisão perfeitamente inelástica
6 – CONCLUSÃO 
 
 
Após os experimentos e cálculos o grupo concluiu que as expectativas foram supridas quase que por completo, isto é, não houve grandes disparidades entre o que se esperava encontrar e o que os números, de fato, apontaram.
que tanto o choque elástico como o choque inelástico atenderam as expectativas do laboratório. O choque elástico apresentou nos cálculos valores que 
comprovaram a conservação tanto do momento linear como da energia cinética. Já o choque inelástico conservou a quantidade de movimento, porém não conservou a energia cinética conforme os cálculos demonstraram. Ambos os experimentos comprovaram e respeitaram seus princípios físicos. Os resultados obtidos nos mostra que na prática, agentes externos interferem sobre o experimento, como atrito, falha de leitura de sensores, balanças desniveladas, falhas pneumáticas e impedem que o resultado 
experimental seja totalmente concreto em relação ao teórico. Como exemplo, pode-se citar a Q(antes) e a Q(depois) do choque elástico, cujos módulos foram 0,16kg.m/s e 0,15kg.m/s. Embora esses valores fossem esperados idênticos, isso não ocorreu. Entretanto, analisando todo o sistema, considerou-se que essa diferença foi relativamente pequena. Essas e outras observações a respeito das expectativas e dos resultados, já comentados no item anterior, refletem uma conclusão importante: por mais que se utilizem artifícios que simulem uma situação ideal, sempre haverá uma margem de erro nas medições, por menor que seja, dado que nenhum sistema na Terra fica isento de influência externa, erros humanos, entre outros. Dito de outra forma, os sistemas ficam sujeitos a erros estatísticos e erros procedimentais, nos quais podem se incluir resistência do ar, o atrito no trilho, choques não totalmente elásticos ou inelásticos, dentre outros.
Contudo, em partes se aproxima, o que nos mostra a finalidade do experimento, que seria provar na prática o que foi desenvolvido por cálculos.
7 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
http://www.mundoeducacao.com/fisica/colisoes-elasticas -
inelasticas.htm 
D. Halliday, R. Resnick, Fundamentos de Física, Vol. 1. Mecânica. 
http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20011/Gustavo/colisoes.htm 
http://www.mundoeducacao.com/fisica/conservacao-energia-nas-
colisoes-elasticas.htm 
http://www.brasilescola.com/fisica/impulso -e-quantidade-de-
movimento.htm 
http://www.mundoeducacao.com/fisica/energia-cinetica.htm