Relatório Cinemática MRU

Prévia do material em texto

1 
 
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS 
DEPARTAMENTO DE FÍSICA 
LABORATÓRIO DE FÍSICA I 
 
 
 
 
 
 
 
 
MOVIMENTO RETILÍNEO E UNIFORME 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALUNOS: 
GUILHERME CALEFFI DA COSTA 
MATEUS AUGUSTO DA SILVA 
PAULO VITOR CARDOZO 
RA: 
109521 
109528 
109525 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MARINGÁ - PARANÁ 
12/04/2018 
2 
 
INTRODUÇÃO 
 
 Cinemática faz parte da mecânica, que é uma das cinco áreas em que a 
física é dividida. Ela é responsável pelo estudo dos movimentos. Um dos 
movimentos compreendidos por ela é o movimento retilíneo uniforme (MRU) no 
qual foi baseado o experimento. Como o nome diz é um movimento em linha 
reta, onde o deslocamento ocorre de forma constante. A razão entre a variação 
do espaço e a variação do tempo resulta na velocidade do corpo: v=ΔS/ΔT. A 
velocidade do corpo não vai variar por que não há ação de forçar externas nesse 
movimento. 
 
3 
 
MATERIAIS UTILIZADOS 
 
1. (1) Trilho de ar; 
2. (1) Compressor de ar; 
3. (1) Cronômetro Digital; 
4. (1) Móvel; 
5. (1) Eletroímã; 
6. (5) Sensores de tempo; 
7. (1) Roldana; 
8. (1) Trena; 
9. (1) Nivelador; 
10. (1) Fio; 
11. (1) Massa (no experimento foi necessário utilizar um suporte). 
 
4 
 
DESCRIÇÃO DE EQUIPAMENTOS 
 
1. Trilho de ar: equipamento que possui uma série de furos ao longo de um 
trilho de alumínio com forma triangular, nesses furos saem jatos de ar 
movidos por uma turbina; 
2. Compressor de ar: é um equipamento destinado a produzir e armazenar 
ar comprimido; 
3. Cronômetro digital: É um relógio de alta precisão que se usa para medir 
frações de tempos pequenos; 
4. Móvel: Ele possuiu um formato de encaixe com a superfície do trilho, em 
cima dele existe um pino que é responsável por ativar o sensor que marca 
o tempo no cronômetro digital; 
5. Eletroímã: É um dispositivo formado pelo núcleo de ferro envolto por uma 
bobina; 
6. Sensores de tempo: São sensores de luz que informam o tempo, no 
cronômetro digital, em que o móvel passa por determinado ponto; 
7. Roldana: São tipos de rodas usadas para direcionar a força, feitas sobre 
determinados objetos por meio de fios de modo que a trajetória se desvie; 
8. Trena: Fita métrica utilizada para medir distâncias em geral; 
9. Nivelador: Instrumento utilizado para tornar algo, no caso uma superfície 
plana; 
10. Fio: Filamento com pequena espessura usado para amarrar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
MONTAGEM DO EXPERIMENTO 
 
 
*IMAGEM RETIRADA DA APOSTILA DO LABORATÓRIO DE FÍSICA LOCALIZADO NO SITE 
DO DEPARTAMENTO DE FÍSICA DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ. 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 O primeiro passo foi definir o primeiro sensor como ponto inicial. Logo 
depois, distanciar 15 centímetros entre todos os próximos sensores. Em seguida 
nivelamos o trilho de ar para que o movimento fosse precisamente retilíneo e 
que não houvesse aceleração. Depois, amarramos uma extremidade do fio no 
móvel e a outra no suporte que continha a massa (m=58,29 ± 0.01g). Ligamos o 
eletroímã para que o móvel ficasse preso, passamos o fio ao longo do trilho e 
colocamos sobre a roldana, que estava localizada na extremidade contrária ao 
eletroímã, de modo que a massa ficasse suspensa. Ligamos o trilho de ar, o 
cronômetro (foi dado reset e colocamos no modo F1) e testamos os sensores. 
Com tudo funcionando, foi dado início ao experimento. 
 Desligamos o eletroímã e o móvel foi desmagnetizado e a massa passou 
a ser a única força exercida no móvel de modo que ele passou a ganhar 
aceleração. Após isso a massa atingiu a mesa e fez com que o móvel mantivesse 
uma velocidade constante, antes mesmo de passar pelo primeiro sensor. Ao 
passar pelos 4 sensores o tempo foi gravado pelo cronômetro. Anotamos os 
dados e repetimos o experimento três vezes, a média ideal de realizações do 
experimento é de quatro vezes, porém na quarta vez em que iríamos realizar, a 
massa se soltou do fio e não poderíamos realizar novamente, pois a altura de 
queda da massa seria diferente, isso iria interferir nos resultados obtidos. 
6 
 
INTERPRETAÇÃO DE RESULTADOS 
 
 Utilizando uma média aritmética simples calculamos os tempos médios 
dos sensores. Já para calcular o desvio padrão usamos uma calculadora Casio 
F(x)82-MS seguindo os passos: RESET: [SHIFT] [MODE] [3] [=] [AC]; DESVIO 
PADRÃO [MODE] [2] entre com cada valor, em seguida [M+] [AC] [SHIFT] [3] [=] 
 Os resultados obtidos no experimento foram: 
S (cm) T1 (s) T2 (s) T3 (s) T4 (s) 
0,00 ± 0,05 0,000 ± 0,001 0,000 ± 0,001 0.000 ± 0,001 0,000 ± 0,001 
15,00 ± 0,05 0,234 ± 0,001 0,236 ± 0,001 0,239 ± 0,001 X 
30,00 ± 0,05 0,469 ± 0,001 0,472 ± 0,001 0,477 ± 0,001 X 
45,00 ± 0,05 0,707 ± 0,001 0,710 ± 0,001 0,718 ± 0,001 X 
60,00 ± 0,05 0,940 ± 0,001 0,944 ± 0,001 0,955 ± 0,001 X 
 
 Resultados obtidos, após calcular os tempos médios dos sensores e o 
desvio padrão, foram: 
(s ± σs) cm (tm ± σt) s 
00,00 ± 0,05 0,000 ± 0,001 
15,00 ± 0,05 0,236 ± 0,002 
30,00 ± 0,05 0,473 ± 0,003 
45,00 ± 0,05 0,712 ± 0,005 
60,00 ± 0,05 0,946 ± 0,006 
 
 Com os dados prontos podemos construir o gráfico S x t, que está 
anexado ao relatório. O gráfico construído é uma relação de S x tm, onde a reta 
cresce de maneira constante e uniforme, ou seja, é um gráfico linear. A equação 
da reta obtida através dos valores do experimento foi: 
𝐹(𝑥) = 0,032𝑥 + 63,317 
 
7 
 
CONCLUSÃO 
 Após a discussão sobre o resultado do experimento conseguimos 
observar que mesmo simulando as condições ideais, com o compressor de ar 
ligado ao trilho, diminuindo o atrito, o meio interfere nos resultados. Notamos que 
o tempo de queda da massa é igual ao tempo de ganho de aceleração do móvel 
e isso influencia diretamente o tempo em que o corpo leva para percorrer os 
espaços entre os sensores. Também ficou claro que a partir do momento em que 
a massa atinge a superfície deixa de existir uma força agindo sobre o móvel e 
ele mantém a sua velocidade constante. Pudemos concluir que o estudo do 
movimento retilíneo uniforme é importante para analisar todo o tipo de 
movimento que relaciona espaço percorrido com tempo. 
 
8 
 
BIBLIOGRAFIA 
https://www.infoescola.com/mecanica/cinematica/ [acessado em 14/04/2018 às 
09:58] 
http://www.fis.unb.br/gefis/index.php?option=com_content&view=article&id=260
&Itemid=403 [acessado em 14/04/2018 às 10:15] 
https://www.coladaweb.com/fisica/mecanica/compressores-de-ar-comprimido 
[acessado em 14/04/2018 às 19:17] 
https://conceito.de/cronometro [acessado em 14/04/2018 às 19:20] 
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/eletroima.htm [acessado em 
14/04/2018 às 19:22] 
http://site.dfi.uem.br/wp-content/uploads/2018/04/Manual-de-
Laborat%C3%B3rio-de-F%C3%ADsica-Experimental-I.pdf [acessado em 
14/04/2018 às 19:24]