Relatorio Fisica1a

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DISCIPLINA: FÍSICA 1A 
 
 
EXPERIMENTO: MOVIMENTO DE UM CARRINHO SOBRE UM TRILHO DE 
AR HORIZONTAL 
 
 
 
 
 
 
 
AUTORA 
 
Suzana de Souza Freitas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RIO DE JANEIRO 
AGOSTO DE 2016 
 
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SUMÁRIO 
 
I – CAPA ........................................................................................................................................ 1 
 
II – SUMÁRIO................................................................................................................................ 2 
 
III – OBJETIVO .............................................................................................................................. 3 
 
IV – INTRODUÇÃO TEÓRICA ..................................................................................................... 3 
 
V – METODOLOGIA ..................................................................................................................... 4 
 
V.I Material utilizado ........................................................................................................... 4 
 
V.II Procedimento Experimental .......................................................................................... 4 
 
V.III Análise de Dados ........................................................................................................ 5 
 
VI – CONCLUSÃO ........................................................................................................................ 6 
 
VII – BIBLIOGRAFIA.........................................................................................................................6 
 
VIII – ANEXO: gráfico posição versus tempo......................................................................................7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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III – OBJETIVO: 
 
Classificar a cinemática do movimento de um carrinho que se desloca sobre um 
trilho de ar na posição horizontal, utilizando procedimentos experimentais que permitam 
determinar a posição do carrinho como função do tempo. 
 
IV – INTRODUÇÃO TEÓRICA: 
 
A análise do movimento é um problema fundamental em física, e a forma mais 
simples de abordá-la é considerar primeiro os conceitos que intervêm na descrição do 
movimento (cinemática), sem considerar ainda o problema de como determinar o 
movimento que se produz numa dada situação física (dinâmica). Para simplificar a 
discussão, tomemos como exemplo o movimento unidimensional de um automóvel em 
linha reta ao longo de uma estrada: 
 
 
Figura 1: movimento unidimensional 
 
 Para descrever o movimento, estabelecemos em primeiro lugar um referencial 
que, no caso unidimensional, é simplesmente uma reta orientada, em que se escolhe a 
origem O; a posição de uma partícula em movimento no instante 𝑡 é descrita pela 
abscissa correspondente 𝑥(𝑡). 
 Concretamente, podemos pensar que 𝑥(𝑡) é a posição na estrada, no instante 𝑡, 
ocupada pelo parachoque dianteiro de um carro em movimento ao longo da estrada (em 
linha reta). Poderíamos determinar 𝑥(𝑡), por exemplo, filmando o movimento do carro e 
depois analisando uma a uma as imagens do filme. Sabendo quantas imagens por 
segundo são tiradas pelo filmador, saberíamos o intervalo de tempo ∆𝑡 (uma fração de 
segundo) entre duas imagens consecutivas do filme, e poderíamos assim obter o valor de 
𝑥 nos instantes: 0, ∆𝑡, 2∆𝑡, …. , bastante próximos entre si, construindo uma “tabela 
horária do movimento: 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ou um gráfico do tipo 
 
 
Figura 2: gráfico de um movimento 
 
 O movimento mais simples é o movimento uniforme, em que este gráfico é uma 
reta: 
𝑥(𝑡) = 𝑎 + 𝑏𝑡 
 
 Este movimento se caracteriza pelo fato de que percursos iguais são descritos em 
intervalos de tempos iguais. A velocidade 𝑣 do movimento é definida por 
 
𝑣 =
∆𝑥
∆𝑡
=
𝑥(𝑡2) − 𝑥(𝑡1)
𝑡2 − 𝑡1
 
 
ou seja, é a razão do deslocamento ao intervalo de tempo que ele leva para se produzir. 
Graficamente, 𝑣 representa o coeficiente angular da reta no gráfico 𝑥 × 𝑡. 
 
 
V – METODOLOGIA: 
 
 V.I – Material utilizado: 
 
 ● Trilho de ar; 
 ● Unidade geradora de fluxo de ar; 
 ● Centelhador; 
 ● Carrinho do trilho equipado com uma placa de plástico com fios condutores; 
 ● Fita de papel termossensível; 
 ● Régua; 
 
 
 V.II – Procedimento Experimental 
 
 Nesta experiência, ajustou-se a base do trilho de forma que esta ficasse nivelada na 
posição horizontal. Em seguida, regulou-se o centelhador na faixa de 100 milisegundos, e 
o carrinho foi colocado de forma que permanecesse inerte na sua posição inicial. Após 
isso, o gerador de ar foi ligado, proporcionando um “colchão” de ar que torna desprezível 
o atrito entre o carrinho e o trilho; a fita termossensível foi colocada no trilho, e o 
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centelhador ligado. Desse modo, as posições do carrinho em intervalos de tempos iguais 
foram registradas através das centelhas na fita termossensível, e ao final do experimento 
esta fita foi retirada e as marcações medidas com uma régua milimetrada. 
 
 V.III – Análise de Dados 
 
 A partir dos experimentos, pôde ser montada a seguinte tabela com as medidas da 
posição 𝑥 em função do tempo 𝑡: 
 
𝒕 (𝒔) 𝒙(𝒕) (𝒄𝒎) 𝜹𝒙(𝒕) (𝒄𝒎) 
0,1 3,0 0,1 
0,2 6,0 0,1 
0,3 8,9 0,1 
0,4 12,0 0,1 
0,5 15,0 0,1 
0,6 18,0 0,1 
0,7 20,9 0,1 
0,8 24,1 0,1 
0,9 27,1 0,1 
Tabela 1: dados experimentais com incertezas 
 
 A incerteza na medida do intervalo de tempo entre duas centelhas produzidas pelo 
centelhador foi considerada desprezível em comparação à incerteza da posição, que foi 
considerada como ±0,1 𝑐𝑚. 
 O gráfico das distâncias versus tempo construído a partir da Tabela 1 encontra-se 
desenhado no papel milimetrado em anexo; traçando-se, a olho nu, a reta que melhor se 
ajusta aos pontos medidos, obtém-se a velocidade do carrinho, representada pelo 
coeficiente angular da reta: 
 
𝑣 =
∆𝑥
∆𝑡
=
15,0 − 3,0
0,5 − 0,1
= 30,0 𝑐𝑚/𝑠 
 
 Ao utilizar este método, o valor da incerteza da velocidade não pode ser 
determinado. 
 Aplicando-se o Método dos Mínimos Quadrados ao dados da Tabela 1, chega-se 
ao seguinte ajuste da reta: 
 
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 Tem-se então que o coeficiente angular obtido, ajustando o número de algarismos 
significativos, é de 30,1; ou seja, a velocidade do carrinho é de 30,1 𝑐𝑚/𝑠. Os resultados 
obtidos encontram-se dentro da tolerância. 
 
 
 
VI – CONCLUSÃO 
 
 Podemos notar que os resultados experimentais comprovaram que o carrinho possui 
um deslocamento uniforme, percorrendo distâncias iguais em intervalos de tempos iguais. 
Também foi demonstrado experimentalmente que este movimento é representado 
graficamente por uma reta, com o tempo no eixo das abscissas e as posições no eixo das 
ordenadas. As discrepâncias que porventura poderiam prejudicar o experimento, como 
leitura da medida na régua ou atrito entre o carrinho e o trilho, não afetaram de forma 
significativa a obtenção dos dados e os resultados encontrados encontraram-se dentro da 
faixa de tolerância. 
 
 
VII – BIBLIOGRAFIA 
 
 
 ● ALMEIDA, Maria Antonieta. Física 1A, V. Único, Rio de Janeiro, CECIERJ, 2014. 
 
 ● NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de Física básica I: Mecânica. 3ª ed. São 
Paulo: Edgard Blucher, 1981. 
y = 30,117x - 0,0583 
R² = 0,9999 
0
5
10
15
2025
30
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
x 
[c
m
] 
t [s]