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Faculdade Pitágoras Curso: Engenharia Civil Disciplina: Física Geral e Experimental EXPERIMENTO DE FÍSICA: MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME-MRU ENCONTRO DE DOIS MÓVEIS Equipe: Newtonianos LABORATÓRIO DE FÍSICA-PITÁGORAS São Luís 2015 2 Faculdade Pitágoras Curso: Engenharia Civil Disciplina: Física Geral e Experimental Turno: Noturno Professor: Prof. Eng. Esp. Joao Ferreira Santiago Filho Equipe: Newtonianos Samara Moraes Serrão Abel do Nascimento Sousa Leôncio Rodrigues Bezerra Giovani Aquino Aguilera Lauricélia Silva de Oliveira Debora Borgneth Gonçalves Rabelo São Luís 2015 3 SUMÁRIO 1.0 OBJETIVO................................................................................................................... 04 2.0 MATERIAIS................................................................................................................. 04 3.0 PROCEDIMENTO....................................................................................................... 04 4.0 ANÁLISE DOS RESULTADOS ................................................................................ 08 5.0 CONCLUSÃO ............................................................................................................. 09 REFERÊNCIAS São Luís 2015 4 1.0 OBJETIVO Realizar medições com equipamentos adequados, de dois móveis que se deslocam em Movimento Retilíneo Uniforme M.R.U., simultaneamente um de encontro ao outro, na mesma trajetória. Através de fórmula, calcular a velocidade média escalar de dois móveis em M.R.U. Descrever a função horária dos móveis em M.R.U. Obs. No quesito segurança, não existem praticamente riscos envolvidos com este experimento. 2.0 MATERIAIS Cronômetro digital Plano Inclinado com tubo contendo 1(uma) bolha de ar e 1 (uma) bola de metal. Calculadora, lápis e caderno para anotar as medidas. 3 PROCECIMENTO 1. Zerar o cronômetro 2. Ajustar o tubo com o plano inclinado a 9º (nove graus) inclinação. 3. Colocar o plano inclinado na posição suspensa com inclinação suficiente para a esfera de metal atingir o outro lado. Com o lado que contem as medidas marque a posição 0 mm (zero milímetro) para baixo e aguarde até que a esfera de metal se estabilize na posição abaixo do valor zero da escala e a bolha de ar estabilize na outra extremidade do tubo. 5 4. Depois de estabelecida a bolha, retorne o plano inclinado para a posição original (horizontal) sobre a bancada e dispare o cronômetro no momento em que a esfera de metal passar pelo ponto 0 (zero) milímetros na escala milimetrada existente no plano inclinado. 5. Espere o exato momento em que ocorre o encontro dos dois objetos, a bolha de ar e a esfera e pare a contagem do cronômetro. 6. Anotar no caderno o tempo exato do momento de encontro dos moveis, segundos e milissegundos, observando duas casas decimais. 7. Após registradas as medidas (tempo inicial e tempo final), proceder com a fórmula para o cálculo de velocidade. Então foram observados os seguintes dados: Definições: Vm: Velocidade média Vme: Velocidade Média da Esfera Vmb: Velocidade Média da bolha s: Variação do espaço t: Variação do tempo TESTE 1 No primeiro experimento, a esfera de chumbo partiu do ponto zero mm(0) e a bolha partiu do ponto 350mm. Os dois encontraram-se no ponto 143mm, em um tempo de 4,37s. Utilizando a formula para o cálculo de velocidade podemos mensurar a velocidade média do móvel neste percurso. Vme= s sf-so => 143-0 => 32,72mm/s (0,032m/s) t tf-to 4,37-0 Vmb= s sf-so => 143-350 => -47,36mm/s (0,047m/s) t tf-to 4,37-0 Velocidade média da Esfera: 32,72mm/s Velocidade média da Bolha: 47,36mm/s Ponto de encontro: 143mm Obs. A velocidade negativa se dá pelo fato do movimento da bolha ser oposto ao movimento da esfera. 6 TESTE 2 No segundo experimento, a esfera de chumbo partiu do ponto zero (0) mm e a bolha partiu do ponto 340mm. Os dois encontraram-se no ponto 140mm, em um tempo de 4,47s. Utilizando a formula para o cálculo de velocidade podemos mensurar a velocidade média do móvel neste percurso. Vme= s sf-so => 140-0 => 31,31mm/s (0,031m/s) t tf-to 4,47-0 Vmb= s sf-so => 140-340 => -44,74mm/s (0,044m/s) t tf-to 4,37-0 Velocidade média da Esfera: 31,31mm/s Velocidade média da Bolha: 44,74mm/s Ponto de encontro: 140mm TESTE 3 No segundo experimento, a esfera de chumbo partiu do ponto zero (0) mm e a bolha partiu do ponto 350mm. Os dois encontraram-se no ponto 142mm, em um tempo de 5,10s. Utilizando a formula para o cálculo de velocidade podemos mensurar a velocidade média do móvel neste percurso. Vme= s sf-so => 142-0 => 27,84mm/s (0,031m/s) t tf-to 5,10-0 Vmb= s sf-so => 142-350 => -40,78mm/s (0,040m/s) t tf-to 5,10-0 Velocidade média da Esfera: 27,84mm/s Velocidade média da Bolha: 40,78mm/s Ponto de encontro: 142mm TESTE 3 No terceiro experimento, a esfera de chumbo partiu do ponto zero (0) mm e a bolha partiu do ponto 350mm. Os dois encontraram-se no ponto 142mm, em um tempo de 5,10s. Utilizando a formula para o cálculo de velocidade podemos mensurar a velocidade média do móvel neste percurso. Vme= s sf-so => 142-0 => 27,84mm/s (0,031m/s) t tf-to 5,10-0 Vmb= s sf-so => 142-350 => -40,78mm/s (0,040m/s) t tf-to 5,10-0 Velocidade média da Esfera: 27,84mm/s Velocidade média da Bolha: 40,78mm/s Ponto de encontro: 142mm 7 TESTE 4 No quarto experimento, a esfera de chumbo partiu do ponto zero (0) mm e a bolha partiu do ponto 350mm. Os dois encontraram-se no ponto 140mm, em um tempo de 5,03s. Utilizando a formula para o cálculo de velocidade podemos mensurar a velocidade média do móvel neste percurso. Vme= s sf-so => 140-0 => 27,83mm/s (0,027m/s) t tf-to 5,03-0 Vmb= s sf-so => 140-350 =>- 41,74mm/s (0,041m/s) t tf-to 5,03-0 Velocidade média da Esfera: 27,83mm/s Velocidade média da Bolha: 41,74mm/s Ponto de encontro: 140mm TESTE 5 No quinto experimento, a esfera de chumbo partiu do ponto zero (0) mm e a bolha partiu do ponto 340mm. Os dois encontraram-se no ponto 141mm, em um tempo de 4,97s. Utilizando a formula para o cálculo de velocidade podemos mensurar a velocidade média do móvel neste percurso. Vme= s sf-so => 141-0 => 28,37mm/s (0,028m/s) t tf-to 4,97-0 Vmb= s sf-so => 141-340 => -40,04mm/s (0,040m/s) t tf-to 4,97-0 Velocidade média da Esfera: 28,37mm/s Velocidade média da Bolha: 40,04mm/s Ponto de encontro: 141mm 8 4 ANÁLISE DOS RESULTADOS Conforme pode ser demonstrado no gráfico acima, o cruzamento das duas retas representa o encontro dos móveis e as coordenadas desse ponto onde se encontram os móveis, representam o tempo e o espaço. Sabendo o tempo gasto por um móvel e o percurso é possível calcular sua velocidade e assim escrever sua função do movimento. Através das funções de movimento é possível calcular o momento e o espaço do encontro dos móveis, pois no momento do encontro,o espaço ocupado por eles será igual, ou seja, igualando-se as equações do movimento chega-se ao momento e ao espaço do encontro. Exemplo usando os dados obtidos no primeiro experimento. Dados coletados Espaço inicial da esfera: 0mm Espaço final da esfera: 143mm Espaço inicial da Bolha: 350mm Espaço final da esfera: 143mm Tempo decorrido: 4,37s Resultados: Velocidade média da Esfera: 32,72mm/s Velocidade média da Bolha: 47,36mm/s Ponto de encontro: 143mm Equação do movimento de ambos os móveis: Esfera: Se= 32,72t Bolha: Sb= 47,36t Espaço percorrido em função da velocidade média: Se=32,72x4,37 =>142,98143mm Sb=47,36x4,37 =>206,96207mm Ponto de encontro Para saber o ponto de encontro dos dois móveis basta igualar as fórmulas de ambos os objetos. Esfera Bolha Se=So + 32,72t Sb= So + s47,36t So + 32,72t = So + 47,36t 0 + 32,72t = 350 + (-47,36)t 32,72t+47,36t = 350 80,08t = 350 t = 350/80,08 => 4,37s 9 5.0 CONCLUSÃO Ao final do experimento, obteve-se vários resultados os quais foram discutidos pela equipe. Foi possível calcular a velocidade média de ambos os móveis usando os dados cronometrados. Usando as leis de movimentos dos corpos terrestres postuladas por Gelileu Galilei, foi possível constatar que, a velocidade de um móvel em movimento uniforme é constante e foi possível também, com a velocidade média calculada através de formula, retornar aos valores originais medidos manualmente inclusive mensurar o ponto de encontro dos dois móveis em movimento uniforme, usando a velocidade média e posições iniciais de cada um deles. Obtivemos valores de Velocidade Média diferentes se comprados as medições da esfera, o que é perfeitamente possível, já que a medição do tempo(s) e do espaço percorrido (s) deu-se de modo manual, o que torna difícil realizar tal medição tão precisa a ponto de todos os valores cronometrados serem iguais. Da mesma maneira, ocorreu com as medição realizadas com a bolha, todas as velocidade média, foram diferentes, devido a falha na cronometragem manual. Contudo, todas as variações foram bem pequenas. Ao analisar o gráfico que demostra a velocidade média de ambos os objetos, percebe- se que há uma diferença de velocidade. A bolha de ar possuindo uma velocidade média superior à velocidade média da esfera de chumbo (cerca de 44% maior) 10 REFERENCIAS https://www.newton.ac.uk/about/isaac-newton/life http://global.britannica.com/EBchecked/topic/335266/Gottfried-Wilhelm-Leibniz http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20042/Luciano/cinematica.html http://efisica.if.usp.br/mecanica/universitario/cinematica BONJORNO, José Roberto, RAMOS, Clinton Márcio-Física Fundamental, Volume Único, São Paulo, FTD, 1999.
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