LAB 7 Gravidade e o lançamento de projéteis

Prévia do material em texto

Gravidade e o Movimento de Projéteis
Resumo. Apresentação do movimento de um projétil lançado de diferentes ângulos, peso e resistência do ar. Serão abordados estes movimentos, analisando a variação destes em função das variáveis e aceleração da gravidade. 
Palavras chave: (Projétil, Ângulo de lançamento, Física Mecânica, Resistência do ar)
2
Introdução
 Diariamente são lançados diversos projéteis nas mais variadas aplicações do ser humano. Na área esportiva são utilizados dardos, flechas, discos, e diversos tipos de bolas, dentre outros. Estes projéteis percorrem trajetórias no ar que dependem da velocidade inicial e do ângulo com que foram lançadas. 
 A trajetória inicial de um projétil varia em função da resistência do ar e da gravidade, formando uma trajetória curva – obliqua. A gravidade também diminui a velocidade da esfera na subida e aumenta a velocidade da esfera na descida, ou seja, a gravidade é a força que faz um projétil acelerar em sua trajetória.
Procedimento Experimental
Para o experimento foi utilizado o software Virtual Physics 3.0, acessando a lista de atividades Lab 7: Gravity and Projectile Motion, na bancada de mecânica Mechanic. Dados dos experimentos foram registrados no livro de dados Lab Book.
Na atividade foi utilizada uma esfera (bola) com peso de 0,2 quilograma (kg) - massa aproximada de uma bola de basebol - e diâmetro de 0,1 metro (M), sendo que em um determinado teste foi duplicado o peso da esfera. Para lançar essa esfera utilizado um impulsionador com força de 100 Newton (N). Foram utilizados diversos ângulos de lançamento, inserindo ou não a resistência do ar. Foram avaliadas estas variáveis em função da distância de alcance da esfera. Para este experimento foi utilizado à gravidade e considerado valor de 9,8m/s². 
O experimento seguiu os seguintes procedimentos: Primeira fase, contou com quatro lançamentos com os ângulos de 45°, 15°, 30° e 75°, esfera com massa de 0,2 kg, força aplicada de 100 N e sem resistência do ar. Foram comparadas as distâncias alcançadas com os diferentes ângulos de lançamento;
 Após a primeira fase do experimento foi realizada uma alteração no peso da esfera que passou de 0,2 kg para 0,1 Kg (com ângulo de 45°, 100 N de força e também sem a resistência do ar). Foi avaliada a influência da massa do objeto no seu movimento;
Na terceira fase do experimento buscou-se avaliar a influência da resistência do ar no lançamento de projéteis, de como essa força afeta o movimento, e para isso utilizou-se a esfera de 0,2 kg, com ângulo de 45 °, 100 N de força. 
Se a força da gravidade ou a resistência do ar não agissem sobre a trajetória das esferas, estas teriam a continuidade do movimento com mesma velocidade, direção e sentido após lançados (inércia).
Na tabela abaixo, constam os dados dos lançamentos e as distâncias percorridas pelas esferas.
Tabela 1: Tabela de dados do experimento
	Ângulo
	Força (N)
	Massa da Bola (kg)
	Resistência do ar (?)
	Distância percorrida
	45°
	100
	0,2
	Não
	633.915
	15°
	100
	0,2
	Não
	326.278
	30°
	100
	0,2
	Não
	550.494
	75°
	100
	0,2
	Não
	316.882
	45°
	100
	0,1
	Não
	749.500
	45°
	100
	0,2
	Sim
	413.972
Análise e Resultados
Gráfico 1
 Avaliando os dados do experimento, com base no gráfico 1, verificado que o ângulo que proporcionou a maior distância foi o de 45° - avaliando as mesmas condições de massa da bola - sem aplicação da resistência do ar. Como a velocidade do projétil deve ser decomposta em um componente horizontal e outro vertical, o ângulo de lançamento em 45° proporciona melhor relação entre as velocidades vertical e horizontal, em função da aceleração da gravidade, ou seja, proporcionando maior distância horizontal.
 Nos ângulos de lançamento mais próximos de 90° ou 0° (caso dos ângulos 15° e 75°), o projétil alcançou uma distância horizontal semelhante (32,62 m e 31,68 m). Com a decomposição do movimento, ângulos como esses fazem com que a parcela horizontal ou a vertical se sobreponham e a distância máxima horizontal seja semelhante, podendo haver variação maior se os lançamentos tiverem esforços da resistência do ar, ou seja, havendo a resistência do ar a bola lançada a 15° vai ter um deslocamento maior.
 A variação da massa da bola (de 0,2 kg para 0,1 kg) também demonstrou como esse fator afeta a distância percorrida no lançamento, neste caso acréscimo de aproximados 20% da distância horizontal. A aceleração é maior para o objeto menor massa e isso faz com que percorra uma distância maior com a mesma intensidade de lançamento.
 A resistência do ar também afeta significativamente o deslocamento dos objetos, no caso da bola lançada, esta teve uma distância máxima horizontal reduzida em 35%, em relação às mesmas condições do lançamento desprezando esta variável. Como a resistência do ar determina uma força oposta ao sentido do movimento de um corpo, houve redução na distância horizontal percorrida pelo projétil.
Conclusão
O movimento de lançamento de projéteis pode ser separado em dois movimentos distintos, movimento horizontal e vertical. No movimento horizontal, o projétil segue com velocidade constante, pois a aceleração horizontal é zero, como a velocidade é constante o projétil percorre no eixo x distâncias iguais em intervalo de tempo iguais. Já no movimento vertical, o movimento possui aceleração constante devido à atração gravitacional da Terra, conseqüentemente sua velocidade na vertical varia quantidades iguais em tempos iguais. 
Referências
Virtual Lab - disponível em: http://virtuallab.pearson.com.br / acesso em: 12/07/2018 Laboratório 7: Gravidade e movimento dos projéteis