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MRU e MRUV CARVALHO, V. V.¹ - Instituto Federal do Sertão Pernambucano - BR 407, Km 08 - Jardim São Paulo CEP: 56314-520 | Petrolina/PE – vinniciuscarvalho19@gmail.com GAMA, J. V. P.² - Instituto Federal do Sertão Pernambucano - BR 407, Km 08 - Jardim São Paulo CEP: 56314-520 | Petrolina/PE – josxvitor@gmail.com Resumo. O relatório presente refere-se a prática experimental realizada para estudo dos movimentos, sendo eles, o movimento retilíneo uniforme (MRU) e o movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), são movimentos de mesma característica, são realizados “Retilineamente”, para tal simulação isso utilizamos um trilho retilíneo de ar, uma vez que o ar tornava o atrito presente no trilho praticamente nulo, e assim podendo ter uma análise mais precisa, além disso estudamos se massas externas agregadas ao carrinho durante o MRUV, o fariam se deslocar de maneira diferente, sendo mais veloz ou mais lento, Entender e estudar as propriedades do movimento é de incomensurável importância, e nossas conclusões deste estudo estarão presentes o longo deste relatório. Palavras-chave: introdução, física, medidas e erros. Introdução O movimento está factoidmente em tudo, quando observamos um objeto parado no campo macroscópico, no campo microscópico, seus átomos estão em constante movimento, logo, admite-se que tudo está sempre em movimento, com isso sabemos que o estudo do movimento é de extrema importância para diversos campos como por exemplo, para uma fabricante de carros de corrida, que quer melhorar sempre o desempenho de seus carros, para um geólogo o estudo do movimento é fundamental para analisar placas tectônicas e tentar prever terremotos, se trata também de uma questão intuitiva, um motorista que vem em determinada velocidade, sabe que deve reduzir para passar por um radar, e assim não ser multado. O mundo, e tudo que nele existe, está sempre em movimento. Mesmo objetos aparentemente estacionários, como uma estrada, estão em movimento por causa da rotação da Terra, da órbita da Terra em torno do Sol, da órbita do Sol em torno do centro da Via Láctea e do deslocamento da Via Láctea em relação às outras galáxias. (HALLYDAY, 2009) Entre diversos outros exemplos, que nos mostram que o movimento está em tudo, logo o seu estudo é de indubitável importância . Dentro da disciplina física o estudo do movimento se denomina Cinemática, e dentro os diversos tipos de movimentos existentes e estudados pela cinnemática, na presente prática experimental e sucessivamente neste relatório, trataremos do movimento retilíneo uniforme (MRU) e o movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), o movimento retilíneo se caracteriza por analizar o movimento de um corpo em trajetórias retas, e quando esse corpo se move em velocidade uniforme, definimos como MRU, por exemplo quando você se desloca em uma estrada reta e o velocímetro de seu automóvel mede sempre a mesma velocidade, isso implica dizer que seu movimento é retilíneo e uniforme por não haver variação, em contrapartida se você está na mesma estrada, contudo agora você está em determinado trecho que começa a ter lombadas a cada 200 metros, que fará com que você reduza sua velocidade para passar, logo essa variação igual de sua velocidade no mesmo espaço de tempo, definiremos seu movimento como retilíneo e uniformemente variado. Materiais e métodos (procedimentos experimentais) Para este experimento foram utilizados os equipamentos do fornecidos pelo professor no laboratório que são: 01 Trilho de ar; 01 Cronômetro digital; 01 Sensor a laser; 01 Eletro-imã com suporte fixador 01 Interruptor NC; 01 Fonte geradora de fluxo de ar; 01 Nível bolha; 01 Carrinho para trilho de ar 01 régua hachurada a cada 18mm para carrinho de trilho de ar; 02 massas de aproximadamente 50g; Cabos de ligação especial com pinos banana. Após às instruções do orientador, inicia- se a prática experimental, nivelando o trilho de ar, com o auxílio do nível bolha. Logo em seguida ligamos a fonte geradora de fluxo de ar, posicionamos a régua em cima do carrinho, em seguida colocamos o carrinho em cima do trilho de ar, e definimos a função do cronômetro digital para F3, função essa que aferia os 10 momentos que os trechos hachurados da régua posicionada em cima do carrinho, cortaria o laser perpendicular ao trilho de ar (a função será utilizada durante todo o experimento). Inicia-se então às análises, o primeiro movimento estudado foi o retilíneo uniforme (MRU), para isso, impulsionamos o carrinho com uma determinada força F, no trilho devidamente nivelado, em direção ao sensor ligado ao cronômetro, então o cronômetro afere às 10 medidas de tempo relacionadas a esse movimento, e às anotamos na tabela 1 que se encontra na seção “resultados e discussões” deste relatório. Dando continuidade, inclinamos o plano a uma angulação equivalente a 5º, para a análise do movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV). Agora utiliza-se o eletroímã ligado ao interruptor NC, para segurar o carrinho na extremidade superior quando ativado, e fazê- lo deslizar quando desativado, assim mantendo uma melhor precisão do momento inicial. O procedimento de aferição, equivale a o processo anterior, porém sendo repetido 5 vezes, as 10 medidas registradas pelo cronômetro digital a cada repetição, são anotadas na tabela 2. Por fim, para mérito de comprovação da teoria de Galileu, repetimos a análise do MRUV mais duas vezes: a) adicionando uma massa de 50g, e b) adicionando mais uma massa equivalente, totalizando 100 gramas. Os resultados são explanados nas tabelas 3 e 4, respectivamente. Resultados e Discussões Com os resultados obtidos no primeiro experimento, para o movimento retilíneo uniforme, sua posição no tempo é dada na tabela abaixo: Tabela 1- Posição x tempo (MRU) S(M) T(S) 𝑺𝟎 = 𝟎 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟒 𝑡0 = 0 ± 5. 10 −5 𝑺𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟖 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟒 𝑡1 = 0,03835 ± 5. 10 −5 𝑺𝟐 = 𝟎, 𝟎𝟑𝟔 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟒 𝑡2 = 0,06950 ± 5. 10 −5 𝑺𝟑 = 𝟎, 𝟎𝟓𝟒 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟒 𝑡3 = 0,10100 ± 5. 10 −5 𝑺𝟒 = 𝟎, 𝟎𝟕𝟐 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟒 𝑡4 = 0,13245 ± 5. 10 −5 𝑺𝟓 = 𝟎, 𝟎𝟗𝟎 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟒 𝑡5 = 0,16340 ± 5. 10 −5 𝑺𝟔 = 𝟎, 𝟏𝟎𝟖 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟒 𝑡6 = 0,19450 ± 5. 10 −5 𝑺𝟕 = 𝟎, 𝟏𝟐𝟔 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟒 𝑡7 = 0,22610 ± 5. 10 −5 𝑺𝟖 = 𝟎, 𝟏𝟒𝟒 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟒 𝑡8 = 0,25735 ± 5. 10 −5 𝑺𝟗 = 𝟎, 𝟏𝟔𝟐 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟒 𝑡9 = 0,28825 ± 5. 10 −5 𝑺𝟏𝟎 = 𝟎, 𝟏𝟖𝟎 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟒 𝑡10 = 0,31900 ± 5. 10 −5 Fonte- O Autor Com esses dados, utilizando o método gráfico, obtivemos o gráfico presente no anexo 1. Com método dos mínimos quadrados, é possível obter o coeficiente linear e angular do gráfico utilizando-se das fórmulas: Y = A + BX (1) A = ΣyiΣxi 2 − ΣxiΣ(xiyi) NΣxi 2 − (Σxi)2 (2) B = NΣ(xiyi) − ΣyiΣxi 2 NΣxi 2 − (Σxi)² (3) Logo, Y = −0,00281 + 0,570348x O coeficiente angular nos dá a velocidade do corpo, já que a velocidade é igual a tangente do ângulo. De forma semelhante, a tabela 1, podemos montar uma tabela da posição no tempo para o movimento retilíneo uniformemente variado. Tabela 2- Posição e Tempo (MRUV) S(M) ±𝟎, 𝟎𝟎𝟒 𝐭 ̅ ±𝛔𝐭(𝐬) 𝐭̅ 𝟐 ±𝛔𝐭̅𝟐(𝐬 𝟐) S0=0 t̅0=0 ±0,00005 t̅20=0 ±0 S1=0,018 t̅1=0,0253 ±6,7082E-05 t̅21=0,00064009 ±3,39E-06 S2=0,036 t̅2=0,04326±6,59545E-05 t̅22=0,001871428 ±5,71E-06 S3=0,054 t̅3=0,06107 ±8,15475E-05 t̅23=0,003729545 ±9,96E-06 S4=0,072 t̅4=0,07861 ±8,86002E-05 t̅24=0,006179532 ±1,39E-05 S5=0,09 t̅5=0,09568 ±0,000104403 t̅25=0,009154662 ±2E-05 S6=0,108 t̅6=0,11251 ±0,000126886 t̅26=0,0126585 ±2,86E-05 S7=0,126 t̅7=0,12941 ±0,00014089 t̅27=0,016746948 ±3,65E-05 S8=0,144 t̅8=0,14594 ±0,000162327 t̅28=0,021298484 ±4,74E-05 S9=0,162 t̅9=0,16208 ±0,000170734 t̅29=0,026269926 ±5,53E-05 S10=0,18 t̅10=0,17792 ±0,000186145 t̅210=0,031655526 ±6,62E-05 Fonte- O Autor Com isso, é possível montar um gráfico para a velocidade e outro para a aceleração desse corpo, confira os anexos 2 e 3 na secção Anexos. Assim, como anteriormente, pode- mos calcular a equação (1) da reta para os dois casos, observe a tabela 3: Tabela 3 – MRUV Equações MRUV V (dxt) Y = 0,29993 − 2,238201x A (dxt²) Y = 0,02679 + 5,340113x Fonte: O Autor Para o estudo do MRUV com adição de massas, utilizamos para analise os dados obtidos a partir da adição de duas massas. Observe os gráficos nos anexos 4 e 5. As equações para este sistema estão na tabela 4, confira: Tabela 4 – MRUV 2 massas Equações MRUV 2 MASSAS V (dxt) Y = 0,300033 − 2,23865x A (dxt²) Y = 0,026755 + 5,3412x Fonte: O Autor Por fim na tabela cinco analisamos as velocidades, velocidades medias e acelerações nos três casos; Tabela 5 - Velocidades, Velocidades Medias e Acelerações VELOCIDADES ACELERAÇÕES VELOCIDADE MÉDIA MRU MRUV MRUV 2* MRUV MRUV 2* MRU MRUV MRUV 2* -0,00281 0,29993 0,300033 0,02679 0,026755 0,564263 1,011691 1,011691 0,019063 0,243304 0,243306 0,161895 0,162101 0,036829 0,203105 0,203279 0,257803 0,257602 0,054795 0,163243 0,163319 0,352911 0,352942 0,072733 0,123985 0,124075 0,446576 0,446573 0,090385 0,085779 0,085302 0,537732 0,539083 0,108123 0,04811 0,048185 0,627606 0,62764 0,126146 0,010284 0,010285 0,717854 0,718067 0,143969 -0,02671 -0,02674 0,806126 0,80641 0,161593 -0,06284 -0,06276 0,892316 0,89235 0,179131 -0,09829 -0,09827 0,976903 0,977061 OBS.¹: O termo MRUV 2* refere-se a o movimento analisado com adição de duas massas de 50 gramas. Fonte: O Autor Além da tabela 5, observa-se a invariância da velocidade média entre MRUV sem massas e com massas nas colunas 7 e 8, fora a proximidade entre suas acelerações e velocidades nas colunas de 2 a 4. Conclusão Com os estudos e os valores das funções devidamente dados e calculados, podemos notar que, em primeiro momento, sem a inclinação do trilho, o é projetado com uma aceleração constante, sua variação tendendo a zero, caracterizando um movimento retilíneo uniforme. Ao inclinar o trilho, o carrinho obtém um acréscimo de aceleração constante, o que caracteriza o movimento retilíneo uniformemente variado. Ao analisar o movimento com adição de duas massas, percebemos que sua velocidade média se mantém igual à velocidade média antes da adição de massas, provando a teoria de Galileu de que a massa não afeta o movimento Referencias. HALLIDAY, David; RESNICK, Robert. Fundamentos da física: mecânica. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.
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