4º Relatório - Choque Inelástico

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Resumo:
A partir das medidas das velocidades dos carrinhos antes e depois do choque, determinar a relação entre as suas energias iniciais e finais, 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. Esse relatório teve como objetivo de mostrar o comportamento dos corpos após a colisão.
Introdução:
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.
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.
Material e Métodos:
Equipamentos:
Trilho de ar 02 carrinhos
Conjunto de 4 fotossensores
Pinos
Fixador em “U”
Procedimento Experimental:
Foram utilizados dois carrinhos que tiveram suas massas medidas por meio de uma balança de precisão de duas casas decimais: a massa m1 de C1=0,212 Kg e a massa m2 de C2=0,212 Kg; aos carrinhos foram acoplados o pino com agulha e o pino com massa de modelar (para que os carrinhos, após o choque, “grudassem um no outro” e se deslocassem juntos). Fez-se a calibração. Abandonou-se C1 e registrou-se o tempo do movimento entre F1 e F2. Quando os dois carrinhos se chocaram (entre o espaço de F2 e F3), eles passaram a se mover conjuntamente, tendo, portanto, a mesma velocidade. Os 2 valores de tempo foram registrados e o ∆ foi calculado.
Resultados e Discussões:
O primeiro carrinho se chocou com o segundo carrinho que estava em repouso, quando o segundo carrinho passou pelo S3 o cronômetro foi acionado e quando ele passou pelo S4 ele encerrou a contagem, desse modo o cronômetro vai indicar os dois intervalos de tempos. Sabemos que o valor de ∆x= 0.100 m
T1= 0,340 s T2: 0,679 s
Calculamos a velocidade desenvolvida pelo primeiro carrinho antes do choque segue abaixo o cálculo:
V1= ∆x/t1
V1= 0,29 m/s
Após isso, calculamos a velocidade desenvolvida pelo segundo carrinho depois do choque.
V’2= ∆x/t2
V’2= 0,15 m/s
Vale salientar que a velocidade desenvolvida pelo primeiro carrinho depois do choque vai ser igual a velocidade do segundo carrinho, logo V’1=V’2= 0,15 m/s.
Calculamos agora a quantidade de movimento antes do choque, utilizando essa fórmula abaixo:
QA= m1xV1
QA= 0,212x0,29
QA= 0,061 kg.m/s
Após isso, fizemos o cálculo para quantidade de movimento depois do choque:
QD=  |m1+m2|.V’1
QD= 0,063 K.m/s
Calculamos o Desvio de acordo com a fórmula abaixo:
E= |Q1-Q2|/ QD x100%
E= 3,17 %
De acordo com os resultados obtidos, podemos afirmar que a quantidade de movimento foi conservada.
Calculamos as energias cinéticas antes e depois do choque, segue abaixo o procedimento:
 Antes	 Depois 
Ec= m1.V²/2 E’c= (m1+m2).(v’2)²/2
Ec= 0,0089 J E’c= 0,0047 J 
E= | Ec-E’c |/ E’c x 100%
E= 89.3 % 
Portanto, considerando a tolerância de erro de 5%, e através do resultado obtido, podemos afirmar que a energia cinética não foi conservada.
Conclusão:
Após a realização dos experimentos e a análise dos resultados, 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.
Como exemplo, podemos citar a Q(antes) e a Q(depois) do choque elástico, cujos módulos foram 0,061kg.m/s e 0,063kg.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, 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.
Referências Bibliográficas:
[1] D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fundamentos de Física, vol.1, 8a, ed., LTC, 2011.
[2] P. A. Tipler, G. Mosca, Física, vol.1, 5ª ed., LTC, 2006.