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1 Análise da velocidade N. A Fagundes Centro Universitário Uninter Pap – Lajeado. – CEP: 95900-971 – Lajeado -RS – Brasil e-mail: alfredo_nestor_@hotmail.com Resumo. Experimento desenvolvido com ajuda do Virtual Lab, objetivando a compreensão da alteração de velocidade causado pela ação das forças de diferentes intensidades, e entender como a força de atrito interfere no movimento. Palavras chave: Virtual Lab, Força, Atrito... Introdução Este experimento tem a finalidade de calcular a velocidade de um objeto a partir de medidas de distância e tempo, e comparar velocidade média com velocidade instantânea. Procedimento Experimental A proposta é desenvolver o exercício Lab 3: Medindo Velocidade, utilizando o programa Virtual Physics 3.0, desenvolvendo os questionamentos que estão descritos. O experimento consiste em aplicar forças variadas sobre um bloco que desliza em uma superfície sem atrito por uma distância padrão. O programa nos fornece alguns dados que devem ser coletados para serem usados posteriormente, esses dados são: a força utilizada em cada lançamento, o tempo que o bloco demora para percorrer a distância padrão e a própria distância. Os dados guardados devem ser transformados em gráfico que representa no seu eixo X o Tempo, e no eixo Y a Distância percorrida pelo bloco. Importante também é a análise do gráfico que deve ser feita a seguir, verificando a inclinação de cada reta formada. A partir da inclinação também e possível calcular a velocidade média do bloco no trajeto, utilizando a formula𝑽𝒎 = ∆𝒚 ∆𝒙 , para nosso caso representa a variação da distância dividida pela variação do tempo. Uma parte muito importante do experimento é a execução do lançamento do bloco sofrendo atrito. No Virtual Lab basta apena modificar os parâmetros, alterando o material do objeto para plástico. Em seguida executar o lançamento e anotar os mesmos dados pedidos anteriormente. Utilizar os dados para gerar o gráfico para essa situação, analisa-lo e comparar com o gráfico anterior. Análise e Resultados Analogamente é possível perceber que quando um bloco é lançado, ele adquire uma velocidade enquanto se desloca sobre a superfície. Esta velocidade é diretamente proporcional a força aplicada, isso quer dizer que: quanto maior a força, maior a velocidade. Agora, pensando em tempo, se a velocidade é maior consequentemente o tempo será menor para percorrer uma mesma distância. Para este experimento utilizamos distância padrão de 500cm, e sobre o bloco aplicamos forças de intensidades diferentes como demonstrado na Tabela 1. A linha demarcada apresenta a intensidade da força que estava predefinida no exercício. Força(N) Distância (cm) Tempo decorrido (s) 34 500 3,07 50 500 2,16 78 500 1,41 100 500 1,22 500 500 0,41 860 500 0,31 Tabela 1: Variação da força e do tempo Olhando a tabela 1, percebemos que quanto maior a força aplicada menor o tempo que o bloco percorre os 500cm da superfície. Estes valores estão representados no Gráfico 1 a seguir. 2 Figura 1: Gráfico Distância x Tempo No gráfico percebemos que a inclinação da reta da força de 78N é menor do que a inclinação da força de 500N. Quanto maior a inclinação, mais rápido o bloco percorre a distância predefinida. Como dito anteriormente, isto significa que a medida que a força aumenta, aumenta também a velocidade média, como pode ser visto na Tabela ao lado, e no gráfico abaixo. Figura 2: Força x velocidade Tabela 2: Força e velocidade Distancia (cm) Tempo (s) Velocidade Média (cm/s) Força (N) 500 3,07 162,86 34 500 2,16 231,48 50 500 1,41 354,6 78 500 1,22 409,8 100 500 0,41 1.219,5 500 500 0,31 1.612,9 860 0 0,31 0 0,41 0 1,22 0 1,41 0 2,16 0 3,07 -100 0 100 200 300 400 500 600 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 D is tâ n ci a (c m ) Tempo (s) Distância x Tempo F800 F500 F 100 F 78 F 50 F 34 Linear (F 78) 3 Força de atrito A partir deste momento começamos a analisar o comportamento do atrito sobre o deslocamento. Para isso voltamos ao Virtual Lab e alteramos o material do bloco e da superfície, para que seja considerado um valor de atrito entre as partes no movimento. Utilizando novamente a força de 78N observe a tabela abaixo. Distancia (cm) Tempo (s) Velocidade Média (cm/s) Força (N) 500 2,45 204,08 78 Tabela 3: Considerando atrito. Observamos uma mudança no tempo e na velocidade média em relação a Tabela 2, essa diferença está relacionada com o atrito, que age no objeto como uma força contraria ao movimento. Para um melhor entendimento observe o gráfico a seguir onde estão representadas as velocidades instantâneas, e também a velocidade média do movimento. Figura 3: Gráfico Vm x Vinst. Como podemos observar, a velocidade instantâ- nea diminui ao passar do tempo, justamente pela ação da força de atrito que tem modulo contrário a força aplicada. Para qualquer movimento sem atrito a velocidade instantânea se mantem a mesma por todo o percurso. Conclusão Neste experimento conseguimos compreender como as forças atuam sobre objetos com e sem atrito. Verificamos que quanto menor o tempo gasto para se deslocar em uma determinada distância, maior é a velocidade média do objeto. Para objetos sem atrito a velocidade Instantânea se mantem constante durante todo o percurso, coincidindo com a velocidade média, porém quando se coloca atrito percebemos uma modificação, temos uma inclinação no sentido da diminuição da velocidade instantânea, o que nos fornece uma velocidade média constante e diferente da velocidade Instantânea. Referências [1] YOUNG, H. D e FREEDMAN, R. A.; Sears e Zemansky; Física I - Mecânica. São Paulo - 12ª ed.: Pearson, 2008 [2] Virtual Lab. [3] Manual lab Física (versão original na íntegra) PDF. V el o ci d ad e (c m /s ) Tempo (s) x 10̄¹ Velocidade Instantânes Velocidade Média
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