Determinação da velocidade média de um móvel

Prévia do material em texto

1 
 
DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE MÉDIA DE UM MÓVEL. 
 
Sérgio Almeida Viana, Paulo Victor Torres Souza, Wallace Prado das Virgens, Gabriel 
Carvalho Ferreira 
Faculdade Independente do Nordeste - FAINOR 
Avenida Luis Eduardo Magalhães, 1305 – CEP 45028-440 – Vitória da Conquista, BA 
sergio.a.viana@hotmail.com, paulo.victorsouza12@gmail.com, wallaceprado97@gmail.com, gabrielcaf@hot-
mail.com 
 
 
Resumo. A primeira aula prática da disciplina 
Física Geral e Experimental I, relata detalhes 
do experimento para determinação da veloci-
dade média de um móvel. Para a realização 
dos experimentos, foram disponibilizados pai-
néis verticais para que pudessem ser feitas en-
saios de quedas, com a finalidade de medir o 
tempo de queda do projétil. No experimento fo-
ram realizados três ensaios com cinco testes 
cada, que possibilitou a obtenção de diferentes 
resultados de velocidade média. Após ser rea-
lizado os experimentos foi possível estabelecer 
conceitos como distância percorrida, desloca-
mento, trajetória, posição, intervalo de tempo 
e a diferença entre velocidade média e escalar 
média. 
 
Palavras-chave: experimento, velocidade mé-
dia, velocidade escalar média. 
 
1. INTRODUÇÃO 
A cinemática é o estudo do movimento. Para 
descrevê-lo, primeiramente é necessário que se 
defina alguns conceitos: ponto material, refe-
rencial, trajetória, velocidade média, veloci-
dade escalar média. Ponto material é adotado 
como uma partícula, sendo ela qualquer corpo, 
desde que possa se ignorar, razoavelmente, a 
respectiva estrutura interna. Velocidade média 
se define pela razão entre o deslocamento esca-
lar e o intervalo de tempo. Já a velocidade es-
calar média é definida em termos da distância 
total percorrida (número de metros percorridos, 
por exemplo), independentemente da direção. 
Como a definição de velocidade escalar média 
não inclui a direção e o sentido do movimento, 
ela não possui um sinal algébrico. [1, 2, 3] 
2 METODOLOGIA 
 
2.1. Considerações Iniciais 
 
Às 15:20 horas, do dia 9 de março se deu início 
a primeira aula experimental da disciplina Fí-
sica Geral e Experimental 1, ministrada pelo 
docente Munelar de Assis Falcão, com o obje-
tivo de realizar o experimento que tem como 
título: “Determinação da velocidade média de 
um móvel” e finalidade de esclarecer conceitos 
como distância percorrida, deslocamento, traje-
tória, posição, intervalo de tempo e a diferença 
entre velocidade média e escalar média. 
 
2.2. Materiais e equipamentos 
 
Foi disponibilizado um painél verticail com es-
cala milimetrada, três mufas de aço de encaixe 
lateral, dois manípulos M5; um sistema de re-
tenção com dois manípulos M3 e espera para 
aparador. Acoplado ao painel vertical se encon-
travam um aparador, um tripé universal com 
sapatas niveladoras, uma haste longa com fixa-
dor M5, uma bobina com fuso M5, dois regula-
dores M5 e conexão elétrica polarizada, um 
corpo de prova esférico, dois sensores fotoelé-
tricos, um espelho plao de fixação magnética, 
um cronômetro digital com resoluções de 1 ms, 
duas saídas DIN e um sensor de largada. 
 
2.3. Realização do experimento 
 
Com o aparelho já montado, foi sugerido pelo 
professor um teste com o cronômetro, que con-
sistiu em ligar o estabilizador no qual estava li-
gado o cronometro. Em seguida foi solicitado 
 
 
 
2 
 
que um integrante segurasse o botão que ati-
vava a bobina e outro que levasse a esfera até o 
ponto de magnetismo. Para finalizar o teste o 
integrante deveria soltar o botão da bobina para 
que a esfera passasse pelo sensor de largada e 
assim, testasse o cronometro. 
Após a fase de conhecimento do equipamento 
e dos testes foi iniciado o processo do experi-
mento, em que o professor determinou o nú-
mero de medidas (5) que seriam executadas em 
cada um dos três ensaios e também o sentido de 
crescimento do eixo adotado (de baixo para 
cima). Foi solicitado ao grupo a escolha do va-
lor da posição inicial (𝛾0) ocupada pelo pri-
meiro sensor, em mm e depois em m e também 
a posição final (𝛾𝐹) ocupada pelo segundo sen-
sor. Após isso, a determinação do desloca-
mento escalar (h: distância de queda) que o mó-
vel sofreria quando se movesse da posição ini-
cial a final “Eq. (1)" e a determinação do mó-
dulo deste deslocamento “Eq. (2)". Em se-
guida, foi solicitado a um integrante que segu-
rasse o móvel com a mão, de modo que a som-
bra da sua parte inferior ficasse na posição 𝛾0 e 
que o mesmo acionasse o sensor de largada. Fo-
ram realizados 3 ensaios com 5 testes cada. O 
valor do 𝛾0 foi inalterado, 0,6 m, mudando so-
mente o 𝛾𝐹 do segundo sensor, que em cada en-
saio, tiveram respectivamente os valores 0,1 m; 
0,2 m; 0,3 m. 
Ao final do experimento foi necessário encon-
trar valores como velocidade média "𝐸𝑞. (3)" , 
velocidade escalar média, deslocamento e dis-
tância percorrida. 
 
∆𝑦 = 𝑦𝑓 − 𝑦𝑖 (1) 
 
ℎ = | ∆𝑦 | (2) 
 
𝑉𝑚 =
∆𝑥
∆𝑡
 (3) 
 
𝑆𝑚 =
𝑑
∆𝑡
 (4) 
 
 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Após a realização dos 3 ensaios, foram obti-
dos os intervalos de tempo apresentados nas 
tabelas 1, 2 e 3. 
 
Tabela 1: Primeiro ensaio 
Número 
de medi-
das 
Deslo-
camen-
tos em 
𝑚 
Distâncias 
percorridas 
em 𝑚 
∆𝑡 em 𝑠 
01 -0,5 0,5 0,281 
02 -0,5 0,5 0,281 
03 -0,5 0,5 0,281 
04 -0,5 0,5 0,281 
05 -0,5 0,5 0,281 
 
Tabela 2: Segundo ensaio 
Número 
de medi-
das 
Desloca-
mentos 
em 𝑚 
Distâncias 
percorridas 
em 𝑚 
∆𝑡 em 
𝑠 
01 -0,4 0,4 0,263 
02 -0,4 0,4 0,263 
03 -0,4 0,4 0,263 
04 -0,4 0,4 0,263 
05 -0,4 0,4 0,263 
 
Tabela 3: Terceiro ensaio 
Número 
de medi-
das 
Deslo-
camen-
tos em 
𝑚 
Distâncias 
percorridas 
em 𝑚 
∆𝑡 em 
𝑠 
01 -0,3 0,3 0,224 
02 -0,3 0,3 0,225 
03 -0,3 0,3 0,224 
04 -0,3 0,3 0,224 
05 -0,3 0,3 0,224 
 
05 -0,3 0,3 0,224 
 
Através dos valores dos intervalos de tempo 
registrados nos três ensaios, foram obtidos os 
seguintes valores de velocidade média: 
 
1º ensaio: 
Média de tempo: 0,281s 
Vm ≈ 1,78 m/s ≈ 1780 mm/s ≈6,408 km/h 
 
 
 
3 
 
 
2º ensaio: 
Média de tempo: 0,2634s 
Vm ≈ 1,52 m/s ≈ 1520 mm/s ≈ 5,47 km/h 
 
3º ensaio: 
Média de tempo: 0,2242s 
Vm ≈ 1,34 m/s ≈ 1340 mm/s ≈ 4,824 km/h 
 
Com base nos resultados obtidos foi observado 
que o valor da velocidade média "𝐸𝑞. (3)" e o 
da velocidade escalar média (|𝑉𝑚|) são iguais 
em módulo, pois os valores do deslocamento e 
distância percorrida também são iguais em mó-
dulo, além disso, se a esfera mudasse o seu sen-
tido, a distância percorrida seria maior que o 
deslocamento, então a velocidade escalar mé-
dia também seria maior, pois são grandezas di-
retamente proporcionais. 
 
4. CONCLUSÕES 
 
Tendo como base o que foi estudado em sala de 
aula e o que foi feito em laboratório, foi possí-
vel concluir na prática, alguns dos conceitos 
base para o estudo do movimento unidimensi-
onal e suas consequências. Ao se fazer uma 
análise geral dos resultados obtidos, é possível 
atestar que a determinação da velocidade média 
de um móvel depende dos fatores: distância e 
intervalo de tempo. 
Os valores da velocidade escalar média e da ve-
locidade média podem ser diferentes, quando a 
distância percorrida e o deslocamento forem di-
ferentes e iguais quando o deslocamento e a 
distância percorrida forem iguais, ou seja, 
quandoo movimento for retilíneo e não houver 
mudança de sentido. Para determinação da ve-
locidade média, deve-se levar em conta o des-
locamento do móvel, já quando se deseja obter 
a velocidade escalar média, considera-se a dis-
tância percorrida. Com isso, pode-se concluir 
que velocidade média e velocidade escalar mé-
dia são grandezas físicas diferentes. 
 
 
 
 
5. REFERÊNCIAS 
 
[1] TIPLER P. A. Física: mecânica, oscilações 
e ondas, termodinâmica – vol. 1. 4ª ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2000. 
 
[2] RESNICK, R; HALLIDAY, D. Funda-
mentos da física - vol. 1. 9ª ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2012. 
 
[3] NUSSENVEIG, H. M. Curso de física bá-
sica – vol.1. 4ª ed. São Paulo: Edgard Blucher, 
2002.