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1 Gravidade e Movimento de Projéteis J. Roman Centro Universitário Uninter Pap - Rua Rio Verde, 29 – CEP: 85180-000 – Pinhão – Paraná - Brasil e-mail: jefersonroman@gmail.com Resumo. Este relatório apresenta o movimento de um projétil, sendo este o movimento livre de um corpo lançado em um campo gravitacional uniforme, onde a aceleração da gravidade é constante e vertical, lançado de diferentes ângulos com e sem resistência do ar. A trajetória depende somente da velocidade inicial e da aceleração em função da gravidade. Palavras chave: (projétil, aceleração da gravidade, velocidade, ângulo de lançamento) Introdução Antes de Galileu, acreditava-se que a trajetória descrita por um projétil era retilínea, porém Galileu e Newton demonstraram que a trajetória de qualquer corpo sob ação da gravidade era parabólica. Os métodos utilizados para a medição da velocidade dos projéteis eram variados e podiam ser feitos através da medição do momento deles ou então da distância percorrida entre dois pontos em um intervalo de tempo. O primeiro método era feito utilizando-se para isto um pêndulo balístico, que consistia em um anteparo pendurado em um teto. O projétil acertava então este anteparo e o deslocava. O ângulo de deslocamento era medido e sabia-se então qual era o momento transferido pelo projétil para o corpo, e através da fórmula para o momento, Q=mv, achamos facilmente o valor da velocidade. Com o tempo a tecnologia revolucionou a física, e os conceitos de Newton foram fundamentais para essa evolução, e através de suas leis, podemos estudar detalhadamente cada movimento realizado por um corpo ou objeto no espaço. Procedimento Experimental Para execução do experimento fez-se use de um laboratório virtual, na ferramenta “Virtual PhysicsLab ”. Sendo realizado, inicialmente utilizando uma bola com massa de 0,2kg conforme Figura 01 e um êmbolo utilizado para golpear a bola. Iremos golpeá-la com uma força de 100 N com um ângulo de 45° desconsiderando a resistência do ar ela será impulsionada descrevendo um trajeto que será registrado altura Y(m) e distância X(m) da bola versus tempo, conforme figura 1. Figura 01 – Ambiente do Laboratório Virtual Se no teste fossem desconsiderados gravidade e resistência do ar a bola iria descrever uma reta com ângulo de 45°, ou seja, mesmo deslocamento em x e y sem cair, se fosse possível essa experiência na vida real a bola iria para o espaço. Realizando o primeiro teste, na sequência serão alterados os ângulos para 15°, 30°, 75°, será repetido o ângulo de 15°, porém será alterado a massa para 0,15 e posteriormente retornado à condição inicial (45° e 0,2kg) e acrescentado a resistência do ar, repetindo o teste e registros, esses parâmetros são alterados no item “Parameters” conforme Figura 01 Análise e Resultados Ao aplicarmos uma força resultante (N) sobre um determinado objeto inclinado a um ângulo diferente de zero, esse objeto desenvolve uma trajetória que pode ser chamado também de movimento parabólico. A partir do momento em que o objeto é lançado podemos imaginar um eixo cartesiano, logo ao imaginarmos o eixo X e Y, notamos que ele se move verticalmente e horizontalmente realizando o seu trajeto, com sua força de lançamento (N), adquirindo uma velocidade (V), uma distância (D) e uma aceleração (a), nos quais podemos calcular por algumas formulas esse movimento. Se caso quisermos calcular cada instante onde objeto se encontra no espaço, podemos calcular cada momento do movimento separadamente. 2 A Tabela 01 nos mostra os resultados registrados durante os lançamentos. Tabela 01 – Dados dos lançamentos Analisando a tabela acima, podemos observar que a bola de menor massa, lançada em um ângulo de 45°, sem a resistência do ar, alcançou a maior distância. Também fica claro que o ângulo de lançamento afeta a distância, pois ao mesmo tempo que a bola deve ir para a frente e atingir a maior distância, ela também deve subir para que seu movimento no ar perdure por um tempo. Assim o ângulo de 45°, fez com que a bola ficasse tempo suficiente no ar para atingir a maior distância, deslocando-se também para a frente. Conforme nos mostra o gráfico da Figura 02. Figura 02 – Gráfico da Distância x Tempo É possível observar que a esfera obteve a maior distância foi com massa 0,2kg a um ângulo de 45º Para os ângulos 15º e 75º, a esfera atingiu aproximadamente a mesma distância horizontal, já que a desaceleração gerada pelo atrito do ar é maior à esfera que permanece mais tempo no ar, ou seja, aquela lançada a 75°. Apesar de os ângulos serem diferentes, no caso de 15º a esfera foi lançada e, como não subiu muito, atingiu rapidamente o chão, deslocando-se pouco. Já no caso de 75º, a esfera subiu muito, mas seu lançamento foi quase vertical, de maneira que seu movimento na horizontal foi muito pequeno. A resistência do ar freou rapidamente a esfera, em consequência, a distância atingida foi menor. Conclusão O movimento de lançamento de projé- teis pode ser separado em dois movimentos distintos, movimento horizontal e vertical. No movimento hori- zontal, 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 verti- cal, o movimento possui aceleração constante devido à atração gravitacional da Terra, consequentemente sua velocidade na vertical varia quantidades iguais em tempos iguais. Referências [1] Young, Hugh D. e Roger A. Freedman 10ª ed – São Paulo : Adisson Wesley, 2003 Física I [2] Movimento uniforme variado. Disponível em: <http://www.sofisica.com.br/conteudos/ Mecanica/Cinematica/muv.php> Acesso em: 13 de Março de 2018. [3] Movimento uniforme variado. Disponível em: <www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/ Cinematica/mu2> Acesso em: 13 de Março de 2018. [4] Programa VirtualLab de Física. Disponível em: <http://virtuallab.pearson.com.br/Content/instalad or/Pacote_de_Instalacao_Virtual_Lab_Fisica.zip> [5] Manual de Experimentos - Amostra Disponível em: <http://virtuallab.pearson.com.br/Content/manual /Manual_de_Experimentos_Amostra_Fisica. pdf>
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