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Medição de Velocidade J. Roman Centro Universitário Uninter Pap - Rua Rio Verde, 29 – CEP: 85180-000 – Pinhão – Paraná - Brasil e-mail: jefersonroman@gmail.com Resumo: Na física, velocidade relaciona a variação da posição no espaço em relação ao tempo, ou seja, qual a distância percorrida por um corpo num determinado intervalo temporal. É uma grandeza vetoria l, possuindo direção, sentido e módulo, esse último chamado de rapidez e de dimensões [L][T]-1, sendo medida no SI em metros por segundo (m/s ou ms-1). Em geral, os símbolos da velocidade são v ou o primeiro para a velocidade escalar e o segundo para o vetor velocidade. A variação da velocidade em relação ao tempo é a aceleração. Palavras chave: (velocidade, deslocamento, aceleração, tempo) Introdução Velocidade é um conceito fundamental para a mecânica clássica. Foi a partir desse que os primeiros físicos puderam desenvolver o estudo do movimento dos corpos, tornando-se capazes de descrever trajetórias através de funções matemáticas. Isaac Newton, pai da mecânica clássica, desenvolveu o cálculo diferencial a partir desse estudo. Há dois tipos de movimentos considerados mais simples: o movimento retilíneo uniforme (MRU) e o movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), que são representados por equações lineares e quadráticas respectivamente. Para outros tipos de movimento mais complexos utiliza-se a derivada. Procedimento Experimental Com o auxílio do programa Virtual Physics (figura 1) foram realizadas simulações em que um objeto bloco é posicionado em cima de uma mesa sem atrito (vista lateral). Um êmbolo está preso ao bloco e será utilizado para golpeá-lo. Com isso poderá ser registrado o comprimento da mesa e o tempo que o bloco leva para deslizar sobre ela. Também pode-se registrar a força utilizada para golpear o bloco e fazê-lo deslizar. (Figura 01) Para este experimento, foi realizado o lançamento de um bloco com massa de 1kg, com coeficiente de atrito 0, aceleração gravitacional de aproximadamente 10m/s², em uma distância de 5m ou 500cm e força de 78N. Para analisar o comportamento do objeto foi montado um gráfico com os dados referente a este lançamento, posteriormente outro gráfico apresentando vários lançamentos com modificações apenas na força de lançamento. Aplicando conceitos referentes a velocidade de dois objetos em função de forças maiores e menores exercidas sobre eles com ação de atrito na superfície. Análise e Resultados A Figura 02 apresenta o gráfico que de monstra o comportamento do corpo no primeiro lançamento. (Figura 02) No segundo procedimento ficou comprovado que quando o bloco é submetido à uma força maior o deslocamento é executado em menor tempo, como é apresentado na Figura 03. Para realizar este teste foram aplicadas forças de 19,5N, 39N, 78N, 156N e 312N. Ao analisar o gráfico é possível perceber que de acordo com a alteração da força altera-se a inclinação da reta entre os pontos correspondentes, pois quanto mais inclinada fora reta, menor será o tempo gasto na trajetória e maior será a velocidade. (Figura 03) A Tabela 01 apresenta os resultados obtidos nestes testes feitos com o bloco. Força (N) Distância percorrida (cm) Tempo decorrido (s) 19,5 500 5,28 39 500 2,75 78 500 1,46 156 500 0,82 312 500 0,52 (Tabela 01) Analisando os resultados obtidos, pode- se prever que a reta terá um declive maior de acordo com acréscimo de tempo que o objeto levará para chegar aos 500cm. Pode-se também calcular a declividade de uma reta no gráfico utilizando a equação: (variação no eixo Y) / (variação no eixo X). Neste experimento a variação do eixo Y é a distância percorrida pelo bloco e a variação do eixo X é o tempo que o bloco levou para percorrer essa distância. Através dos registros obtidos na Tabela 01, foi gerado os dados para preenchimento da Tabela 02 que nos mostra a velocidade média. Distância percorrida (cm) Tempo decorrido (s) Velocidade média (cm/s) 500 5,28 94,7 500 2,75 181,82 500 1,46 324,47 500 0,82 609,76 500 0,52 961,54 (Tabela 02) A terceira parte do experimento, envolvendo uma superfície com atrito (plástico), pode-se evidenciar na Figura 04 que a velocidade do objeto muda com o passar do tempo, de forma que quanto menor for a velocidade maior será o tempo gasto para terminar esta movimentação, uma vez que quando aplicado uma força de atrito, a velocidade diminui gradativamente tendendo a zero. Evidenciamos ainda, que a força aplicada estará sempre paralela às superfícies em interação e contrária ao movimento relativo entre elas, conforme nos demonstra a Figura 05. (Figura 04) (Figura 05) A diferença entre as Figuras 04 e 05 é caracterizada em função de a velocidade média estar ligada a um intervalo de tempo (To-T). Já a velocidade instantânea está ligada um instante de tempo (T). Conclusão Os experimentos realizados demonstraram algumas das características das variáveis velocidade, tempo e deslocamento, as diferenças considerando um corpo submetido a uma força em um plano sem atrito e com atrito. Podemos enfatizar que a variação de velocidade está ligada diretamente a força aplicada no corpo analisado. Estas variações são classificadas como movimentos retilíneos, uniforme e uniformemente variados. 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/in stalador/Pacote_de_Instalacao_Virtual_Lab_ Fisica.zip> [5] Manual de Experimentos - Amostra Disponível em: <http://virtuallab.pearson.com.br/Content/m anual/Manual_de_Experimentos_Amostra_F isica. pdf>
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