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INSTITUTO FEDERAL DO PARANÁ LABORATÓRIO DE FÍSICA MOVIMENTO UNIFORMEMENTE VARIADO ABRIL – 2018 2 1. INTRODUÇÃO Nesta pesquisa, será abordado sobre o M.R.U.V que se denomina como o “Movimento Uniformemente Variado”. Um experimento utilizado para observar como a aceleração e velocidade atuam, comparando seus resultados. 2. OBJETIVOS ✔ Compreender sobre M.R.U.V; Demostrar na prática os conceitos sobre a aceleração e velocidade; ✔ Despertar a curiosidade dos estudantes através de experimentos de baixo custo; 3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 3.1. M.R.U.V O M.R.U.V “Movimento Retilíneo Uniformemente Variado” é delineado como uma reta, por esse motivo que se deriva a palavra retilíneo. Já o uniformemente variado é quando a sua velocidade sofre uma variação exatamente nos mesmos espaços de tempo, na qual a sua aceleração fica constante. 3.2. ACELERAÇÃO Na aceleração do M.R.U.V é obtida através de uma velocidade constante que passa por períodos de tempo semelhantes. 𝛼 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 Na variação da velocidade em certo intervalo de tempo é definida pela aceleração média. 𝛼𝑚é𝑑𝑖𝑎 = ∆𝑣 ∆𝑡 3 A aceleração instantânea e dada pela formula: 𝛼 = lim ∆𝑡→0 ∆𝑣 ∆𝑡 As acelerações médias e instantâneas são iguais, pela aceleração do M.R.U.V, por ser constante. ∆𝑣 ∆𝑡 = lim ∆𝑡→0 ∆𝑣 ∆𝑡 Na figura 1 temos o gráfico da aceleração: 3.3. VELOCIDADE Na velocidade no M.R.U.V é obtida através das características da aceleração. 𝛼𝑚é𝑑𝑖𝑎 = ∆𝑣 ∆𝑡 𝛼 = 𝑣 − 𝑣0 𝑡 𝑣 − 𝑣0 = 𝛼𝑡 𝑣 = 𝑣0 + 𝛼𝑡 Sendo representada graficamente essa função acima, formara uma reata com inclinação diferente de zero. 4 Figura 3: Gráfico velocidade x tempo no MRUV 4. MATERIAIS E MÉTODOS UTILIZADOS 4.1. MATERIAIS: Para realizar o presente experimento, foram necessários os seguintes recursos, tais como: Lapiseira, borracha, caneta; Agenda para anotações importantes; ✔ Computador do próprio laboratório de Física com o software CidepeLab instalado no mesmo; Sensor Fotoelétrico; Bobina Magnética; Carrinho; Trilho de ar; ✔ Régua; Mecanismo de Disparo; 4.2. MÉTODOS O primeiro passo para iniciar o experimento, foi preciso ajustar o CidepeLab para 1 bobina e também para 1 sensor fotoelétrico. Em seguida, o segundo passo foi 5 de instalar o sensor para a primeira distância solicitada de 20 cm para 5 tempos. Assim, foi colocado o carrinho na bobina pressionando o botão do mecanismo liga e desliga. O procedimento foi reproduzido também para as distâncias de 40 cm, 60 cm e 80 cm em 5 tempos cada um. Antes de registar os dados obtidos no CidepeLab, foi feito anotações em uma agenda dos tempos no exato momento em que o carrinho foi acionado para passar pelo sensor fotoelétrico antes de fazer a tabela para termos um controle a mais dos resultados. 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES Com muita atenção e concentração, foi desprendido o botão de disparo e o carrinho que estava posicionado sobre o trilho de ar é então solto e motivado pela aceleração da bobina, onde o cronometro do CidepeLab é dado início. Assim que o carrinho ultrapassa o sensor o temporizador é imediatamente parado. O trilho de ar tem como função de fazer com que o carrinho tenha o menor atrito. Foram anotados os dados em uma tabela, 5 tempos para cada distância de 49 cm, 60 cm e 80 cm. Distância (cm) Tempo (s) 1 2 3 4 5 Média (s) 20 1,1501 1,1440 1,1427 1,1447 1,1438 1,1450 40 1,6106 1,6484 1,7138 1,6498 1,6641 1,6574 60 2,0361 2,0210 2,0043 2,0449 2,0378 2,0288 80 2,3378 2,3355 2,3298 2,3354 2,3306 2,3338 A partir dessa tabela calculamos o tempo médio de cada tempo para obtermos o gráfico de deslocamento x tempo. 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 1 + 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 2 + 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 3 + 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 4 + 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 5 5 Com o tempo médio das medidas podemos calcular a aceleração de cada distancia, através da formula: 6 𝑥 = 𝑥0 + 𝑣0𝑡 + 𝛼𝑡2 2 Sabendo que 𝑣 = 0 a partir do repouso, temos as velocidades e acelerações substituindo os tempos. Distância (cm) Tempo (s) Aceleração (cm/s²) 20 1,1450 3,28 40 1,6574 3,43 60 2,0288 3,43 80 2,3338 3,40 Tirando as medias das acelerações, temos 3,38 m/s² onde notamos que os valores variam bastante. Obtemos assim o gráfico da tabela 2: Figura 1: Aceleração x Tempo Com as acelerações definidas calculamos a velocidade através da função 𝑣 = 𝑣0 + 3,38𝑡 E do deslocamento: ∆𝑥 = 17.75𝑡² 00.000 00.001 00.001 00.002 00.002 00.003 3,26 3,28 3,3 3,32 3,34 3,36 3,38 3,4 3,42 3,44 3,46 Tempo A ce le ra çã o Aceleração x Tempo 7 Deslocamento(cm) Tempo (s) Velocidade (cm/s) 20 1,1450 3,75 40 1,6574 5,69 60 2,0288 6,96 80 2,3338 7,94 Com os dados da tabela acima, foi possível construir o gráfico abaixo: Figura 2: Velocidade x Tempo Tivemos uma grande variação nos dados tanto da tabela como no gráfico velocidade x tempo, podendo ser por erros experimentais. 00.000 00.001 00.001 00.002 00.002 00.003 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tempo V el o ci d ad e Velocidade x Tempo 8 6. CONCLUSÃO Foi possível analisar que ocorreram algumas falhas significativas durante o procedimento do experimento devido a fatores como por exemplo: a transmissão de informações entre o sensor até o software que influenciaram para acontecer esses erros, o ambiente onde estava sendo realizado, devido a ocasiões naturais como o ar, calor. Apesar dos fatos, considera-se que a coleta de dados chegou a resultados esperados por nós no experimento e é buscado sempre diminuir ao máximo as falhas. 9 7. REFERÊNCIAS <https://www.sofisica.com.br/conteudos/FormulasEDicas/formulas.php> Acesso em 13/05/18 <https://www.infoescola.com/fisica/movimento-retilineo-uniformemente-variado/> Acesso em 13/05/18
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