Relatorio Fisica Experimental I 4 - Movimento Retilio Uniforme

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ 
Curso: ENGENHARIA CÍVIL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RIO DE JANEIRO 
07/05/2014
UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ 
Curso: ENGENHARIA CÍVIL 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório de Física referente à aula 
prática em laboratório, ministrada 
pelo Dr. Jorge Cosenza, sobre 
movimento retilíneo uniforme (MRU), 
1ª lei de Newton e trilho de ar. 
 
 
 
 
 
 
2º Período – Engenharia Civil – Turma 3067 
LEONARDO VALENTE RODRIGUES 
ELAINE DE OLIVEIRA JESUS 
RICARDO GOMIDE 
ANDERSON LUIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de janeiro, 07 de maio de 2014. 
 Página 3 
 
Sumário 
1. Introdução ................................................................................................................................. 4 
1.1 Objetivos..................................................................................................................... 4 
1.2 Fundamentos Teóricos ............................................................................................... 4 
1.3 Materiais utilizados .................................................................................................... 6 
2. Método de trabalho .................................................................................................................. 7 
3. Resultados ................................................................................................................................. 8 
4. Conclusão .................................................................................................................................. 9 
5. Referencias Bibliográficas ......................................................................................................... 9 
6. ANEXOS. .................................................................................................................................. 10 
 
 Página 4 
 
 
No dia 07 de maio de 2014, sob a orientação do Doutor Jorge Cosenza, 
realizamos no laboratório da Universidade Estácio de Sá no Campus Sulacap – 
RJ, o quarto experimento de física experimental I. 
 
 Estudar e descrever detalhadamente as características físicas do 
movimento retilíneo uniforme (MRU) e estabelecer suas equações 
horárias; 
 Compreender o funcionamento de trilho de ar; 
 Verificar experimentalmente a primeira lei de Newton ou lei de inércia. 
 
 
 
 O movimento retilíneo, em Mecânica, é aquele movimento em que o 
corpo ou ponto material se desloca apenas em trajetórias retas. Para tanto, ou 
a velocidade se mantém constante ou a variação da mesma dá-se somente em 
módulo, nunca em direção. A aceleração, se variar, também o fará apenas em 
módulo e nunca em direção, e deverá orientar-se sempre paralelamente à 
velocidade. 
 
 No movimento retilíneo uniforme (MRU), o vetor velocidade é 
constante no decorrer do tempo (não varia em módulo, sentido ou direção), e, 
portanto a aceleração é nula. O corpo ou ponto material se desloca distâncias 
iguais em intervalos de tempo iguais. Vale lembrar que sendo nula a 
aceleração no MRU, pela primeira lei de Newton é nula a resultante das forças 
aplicadas a qualquer partícula ou corpo animado desse tipo de movimento. 
Uma das características do mesmo é que a sua velocidade instantânea é igual 
à velocidade média. 
 
 Desta forma, vamos descrever detalhadamente o comportamento de um 
móvel qualquer em movimento retilíneo uniforme (MRU) deduzindo as 
equações matemáticas que regem o comportamento do mesmo, levando em 
conta que nesse tipo de movimento, conforme já ressaltado, temos variações 
de espaços iguais em intervalos de tempo iguais, ou seja, a velocidade é 
constante. Na figura 1.21 o boneco percorre espações iguais em intervalos de 
tempo iguais. 
 Página 5 
 
 
Figura (1.21) 
 
Ele leva 2,0 s para percorrer cada 10 m, de modo que se calcularmos 
sua velocidade média em cada uma das posições assinaladas, teremos: 
 
 
 Desta forma, quando falarmos em MRU não haverá mais sentindo falar 
de velocidade média, já que a velocidade não se altera no decorrer do 
movimento, e passaremos a utilizar . 
 
 A função horária de um movimento representa o endereço de um móvel 
no tempo, ou seja, ela fornece a posição deste móvel num instante qualquer. 
Com ela teremos condições de prever e calcular tanto as posições futuras do 
movimento, como as posições em que ele já passou. Deduziremos então a 
função para o MRU tendo como ponto de partida a definição de 
velocidade média e a análise do exemplo abaixo (figura 1.22). 
 
 
Figura (1.22) 
 
 Pela definição de velocidade média, e lembrando que para tal 
movimento a velocidade é constante e igual à velocidade média, temos: 
 
 
 
 Isto implica: 
 (1) 
 
Fazendo , resulta: 
 (2) 
 
Ou de outra forma: 
 
 (3) 
 
 
 
 
 Página 6 
 
 
1. Trilho de ar; (Figura 1.41) 
2. Gerador de Ar; (Figura 1.42) 
3. Nível; (Figura 1.43) 
4. Foto-sensores; (Figura 1.44) 
5. Régua; 
6. Carrinho; (Figura 1.45) 
7. Cronômetro eletrônico digital. (Figura 1.46) 
 
 
 
Figura (1.41): Trilho de ar 
 
 
 
 
 Figura (1.42): Gerador de Ar Figura (1.43): Nível já nivelado. 
 
 
 
 
 Página 7 
 
 
 Figura (1.44): Foto-sensor Figura (1.45): Carrinho 
 
 
 
Figura (1.45): Cronometro eletrônico digital e acionador 
 
 
Inicialmente verificamos o nível do equipamento e ajustamos (Conforme 
imagem 2.1). 
Identificou-se o equipamento a ser estudado. Ajustado os foto-sensores 
conforme solicitado com um intervalo de 12 cm, colocamos o primeiro foto-
sensor na medida 30 cm (com ajuda de uma régua para chegar o mais próximo 
possível da medida) para que o carrinho pudesse acionar o primeiro sensor e o 
segundo sensor foi colocado na medida 42 cm. O gerador de ar foi ligado, 
configuramos o cronometro digital conforme fomos orientando e acionamos 
para calcular o primeiro intervalo de tempo. Anotou-se e foi ajustado o segundo 
foto-sensor para a medida de 54 cm e realizado o mesmo procedimento. 
Repetiu-se o mesmo procedimento nas medidas de 66 cm; 78 cm; 90 cm e 102 
cm. Anotou-se na tabela 1 desconsiderando os 30 cm inicial. 
 Página 8 
 
 
TABELA 1 
 Posições dos 
foto-sensores 
Inicial = 30 cm 
x(cm) 
Medidas dos intervalos de 
tempo entre os sensores 
 
(s) 
Tempo t 
(s) 
Cálculos das 
velocidades 
instantâneas 
(cm/s) 
A --------- 0 -------- 
B 0,7242 0,7242 16.57 
C 0,6118 1,3360 17.96 
D 0,6527 1,9887 18.10 
E 0,6911 2,6798 17.91 
F 0,6567 3,3365 17.98 
G 0,7398 4,0763 17.66 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Página 9 
 
 
De acordo com o experimento e os dados obtidos, no mesmo, não foi possível 
comprovar o MRU. Ao soltarmos o carrinho no trilho horizontal, verificamos que 
o desvio entre os valores de velocidades em cada intervalo de espaço eram 
diferentes, provavelmente devido à falta de precisão na hora de ajustar os 
fotos-sensores. Verificamos através de cálculos a velocidade que o carrinho 
leva para passar por cada intervalo, observando assim que os valores ficaram 
próximos a desempenha um Movimento Retilíneo Uniforme (M.R.U.) ao longo 
do trilho de ar. Em relação aos equipamentos, eles foram fáceis de manusear. 
Seguimos todas as instruções dadas pelo professor como também da folha 
dada. 
O Gráfico 6,3 foi realizado com o tempo médio do intervalo, na teoria deveria 
ficar desta forma, assim provando o MRU com a aceleraçãonula e a 
velocidade constante. 
 
 
 
1. http://pt.wikipedia.org/wiki/Movimento_retil%C3%ADneo 
2. http://trabalhandoainterdisciplinaridade.blogspot.com.br/2011/07/neiva-
maria-hansen-santa-cruz-do-sul_08.html 
3. Folha dada pelo professor “Experiência 4” 
4. HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Yearl. Fundamentos de 
física, v.1. Rio de Janeiro: LTC, 7ª edição. 
 
 
 
 Página 10 
 
 
Medições, Cálculos e Questões. 
 
Questão 1 – Coloque o carrinho em movimento retilíneo uniforme, com um 
leve toque inicial e, desta forma, teremos , mas de valor indeterminado. 
Meça os intervalos de tempo que ele leva para percorrer as posições entre os 
foto-sensores e complete os espaços da tabela seguinte. 
 
 Posições dos 
foto-sensores 
Inicial = 30 cm 
x(cm) 
Medidas dos intervalos de 
tempo entre os sensores 
 
(s) 
Tempo t 
(s) 
Cálculos das 
velocidades 
instantâneas 
(cm/s) 
A --------- 0 -------- 
B 0,7242 0,7242 16.57 
C 0,6118 1,3360 17.96 
D 0,6527 1,9887 18.10 
E 0,6911 2,6798 17.91 
F 0,6567 3,3365 17.98 
G 0,7398 4,0763 17.66 
 
Questão 2 - Trace o gráfico x versus t para os dados da tabela. 
 
 
 
0; 0 
0,7242; 12 
1,336; 24 
1,9887; 36 
2,6798; 48 
3,3365; 60 
4,0763; 72 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 1 2 3 4 5
P
o
si
ça
o
 f
o
to
-s
e
n
so
re
s 
(c
m
) 
Tempo (s) 
Gráfico 6.1 (t;x) 
 Página 11 
 
Questão 3 – O que representa o coeficiente angular do gráfico x 
versus t. (Gráfico 6.2) 
 
Devido à falta de precisão, não será possível informar o coeficiente 
angular, já que não foi gerada uma reta perfeita, para concluir a questão 
será utilizado o tempo médio, assim sendo possível responder a 
perguntar e comprovar o MRU. 
Gráfico com o tempo médio (desconsiderando o tempo A que é 0): 
 
 
 
 
 
B 
C 
t2 t1 
xB 
xC 
 Página 12 
 
Questão 4 – Quais as conclusões tiradas do gráfico x versus t em 
relação à velocidade? 
A velocidade não foi constante devido à falta de precisão na hora de 
ajustar os fotos-sensores não colocando o intervalo da distancia correto. 
A velocidade sofreu alterações devidas os intervalos de tempos 
diferentes. 
 
Questão 5 – Calcule o valor mais provável para a velocidade a 
partir dos dados da tabela. 
 
Realizado a média das velocidades instantâneas e resultou-se na 
velocidade de 17,70 cm/s para a cada 12 cm. 
 
A velocidade média total será de 17.66 cm/s 
 
 
 
Questão 6 – Trace o gráfico v versus t para os dados da tabela.