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LICENCIATURA EM FÍSICA DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL I PROFESSOR: DAVI DANTAS INTEGRANTES: CARLOS JUNIOR BESERRA SOBREIRA; FRANCISCA TAMIRIS RODRIGUES; FRANCISCO ADREONES FREITAS DE CARVALHO; JENNIFER MIRIAM ALVES LINHARES; JOACIANO MAYCON ALVES DE OLIVEIRA LYNNARA ALVES PEREIRA; MATEUS ESTÁCIO DE SOUSA; RUTH VERAS RODRIGUES. PRÁTICA: MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME (MRU). Crateús – Ce 2018 SUMÁRIO 1. Objetivo……………………………………………………………………………………..3 2. Material……………………………………………………………………………………..3 3. Introdução…………………………………………………………………………………..4 4. Metodologia experimental / procedimentos………………………………………………5 5. Questionário………………………………………………………………………………...6 6. Conclusão…………………………………………………………………………………...8 Referências ……………………………………………………………………………………9 Prática 3: Movimento Retilíneo Uniforme. 1. Objetivo ➢ Estudar o movimento retilíneo uniforme; ➢ Representar o mesmo graficamente. 2. Material ➢ 01 trilho 120 cm; ➢ 01 cronômetro digital AZB-20; ➢ 01 fonte 15 Vdc / 1,5 A para cronômetro; ➢ 01 sensor fotoelétrico com suporte fixador (S); ➢ 01eletroímã com manípulo; ➢ 01 Y de final de curso com roldana raiada; ➢ 01 suporte para massas aferidas 10 g; ➢ 01 massa aferida 10 g com furo central de 2,5 mm; ➢ 02 massas aferidas 20 g com furo central de 2,5 mm; ➢ 01 cabo de ligação para eletroímã; ➢ 01 unidade de fluxo de ar; ➢ 01 cabo de força tripolar 1,5 m; ➢ 01 mangueira aspirador 1,5’’; ➢ 01 pino para cavaleiro para fixá-lo no eletroímã, ➢ 06 porcas borboletas; ➢ 07 arruelas lisas; ➢ 01 cavaleiro para trilho; ➢ 01 pente para 10 eventos; ➢ 04 manípulos de latão 13 mm; ➢ 01 pino para cavaleiro com gancho. 3 3. Introdução Galileu Galilei (1562 - 1642), ao realizar estudos e experimentos do movimento, chegou à conclusão de um fato que contradizia e muito o pensamento da época, pois acreditavam que o movimento de um corpo se dava unicamente pela atuação de uma força, esta obviamente, era a responsável pelo movimento do corpo. Entretanto, como falado anteriormente, Galileu provou que o movimento de um corpo também pode ocorrer sem haver forças para movimentá-lo. O movimento retilíneo uniforme (MRU) é um tipo de movimento que, segundo Galileu, não necessita de forças atuando para movimentar determinado corpo. A título de curiosidade, devemos nos atentar que a primeira lei de Newton (lei da inércia), possui grande embasamento para os estudos de Galileu a respeito do movimento. O MRU é um movimento em que a aceleração é igual a zero, e a velocidade é constante e diferente de zero, considerando que o corpo não esteja em repouso, além disso, o atrito é desprezado. Para observar de forma prática esse movimento, temos um aparato físico chamado Trilho de Ar, este que é utilizado para descrever o MRU, onde o atrito é desprezado. Para isso, têm-se no aparelho um fluxo de ar ao longo do trilho, assim, esse fluxo de ar minimiza o atrito, deixando - o desprezível. A figura abaixo, nos mostra as principais partes do Trilho de Ar: figura 1: Representação simples dos componentes do faiscador. • Bobina de retenção e disparo: a função é impulsionar o carrinho no trilho de ar e dar início ao experimento; • Carrinho: possui um perl triangular que se encaixa sobre o trilho de ar; • Fio: fica preso no carrinho e é ele quem segura a massa suspensa está presa a ele; • Polia: é fundamental para facilitar a realização da prática, pois é onde passa o fio; 4 • Cronômetro: e é utilizado para registrar os intervalos de tempo em que o carrinho passa pelos sensores fotoelétricos; • Sensores Fotoelétricos: é um dispositivo que possui um diodo emissor de luz vermelha e um sensor apropriado para essa emissão eletromagnética; • Massa suspensa: se move verticalmente quando o carrinho passa a se movimentar; 4. Metodologia experimental / procedimentos I. Para a montagem do equipamento deve-se dar ao trilho uma pequena inclinação para compensar o atrito. Para verificar a inclinação é ideal e conveniente imprimir uma pequena velocidade ao cavaleiro e observar se essa velocidade permanece constante; II. Quando o pente passar pelo sensor (s1) o cronômetro mostra os intervalos de tempo. O suporte para massas aferidas colocado na ponta da linha (40 g = suporte + 1 massa aferida 20 g e 1 massa aferida 10 g), deve tocar a mesa/chão antes que o cavaleiro passe pelo s1; III. Colocar o eletroímã no extremo do trilho e fixar no cavaleiro o pente de 10 eventos; IV. Posicionar o sensor que acionará o cronômetro a 0,300 m da extremidade do pente e conectar o cabo ao terminal do cronômetro; V. Conectar o sensor na porta 1 do cronômetro; VI. Ligar o cronômetro e verificar se ele identificou o sensor. Testar o sensor interrompido a passagem do infravermelho com um objeto. Deve surgir no canto superior direito da tela de um sinal de exclamação (!) intermitente indicando que o sensor está identificado VII. Prestar atenção na fixação da linha com o suporte para massas aferidas para que o deslocamento acelerado não se modifique, pois a linha pode enrolar no suporte para massas aferidas, modificando o deslocamento uniforme durante os experimentos; VIII. Ligar o eletroímã ao cronômetro. Ao ligar o cronômetro ele apresenta a tela STANBY e deve mostrar: • [STANDBY]; • Vout: 8.5V – tensão de saída; • Sns: 5 – Número de sensores identificados; • Bobin: off – Indicando a bobina desligada. • Para aumentar ou diminuir a ddp, clicar em SETUP (fica pronto para varias a voltagem). Clicar na seta [] para aumentar ou [] para diminuir. Ajustar a tensão aplicada ao eletroímã para que o cavaleiro fique levemente preso. • Clicar em STOP para encerrar a alteração da tensão. 5 IX. Clicando em START a bobina estará energizada. No canto superior direito da tela aparece o sinal de “stand by” (*) intermitente, indicando que o sistema está pronto para a tomada de medidas. Clicar novamente em STAART para desligar a bobina e iniciar o experimento. A contagem de tempo se inicia quando da passagem do pente pelo sensor e é interrompida ao final dos eventos. Finalizando o experimento a tela apresenta o intervalo de tempo decorrido para cada deslocamento Δx, do móvel. X. Para repetir o experimento basta pressionar RESET/START e o sinal de espera (*) fica intermitente pronto para um novo experimento. XI. Anotar na tabela os dados apresentados pelo cronômetro. Para rolagem dos dados clicar em RESET/START e o sinal de espera fica intermitente. Clicar novamente em RESET/START e manter pressionado até que o sinal intermitente (*) desapareça. Clicando em MEM a tela apresenta os valores de cada um dos intervalos de tempo. 5. Questionário 1) Encontre a Velocidade desenvolvida pelo cavaleiro ao percorrer os deslocamentos Δx. Tabela 1: Resultados experimentais 2) Considerando a tolerância de erro admitida (5%) pode afirmar que a velocidade permaneceu constante? Resposta: Sim, podemos considerar a velocidade constante, pois os erros são consequência do manuseio incorreto do equipamento ou até mesmo algum defeito do equipamento. Dessa forma, podemos considerar a velocidade obtida constante. 6 Massa (g) Nº Tempo (s) Posição (m) Velocidade (m/s) 0 0,00 0,34 0,00 1 0,84 0,70 0,43 2 1,10 0,90 0,77 3 1,50 1,20 0,75 4 1,91 1,50 0,73 5 2,32 1,80 0,73 Velocidade Média = 0,68 m/s 3) Construir um gráfico X=f(t) (posição final vs intervalo de tempo) usando os dados os obtidos na prática. 4) Qual o aspecto do gráfico “ Posição vs Tempo”? O que se pode concluir a respeito da relação entre essas duas grandezas? Resposta: são grandezas de grande importância pois a posição nos permite avaliar se um corpoestá se movendo ou está em repouso, enquanto o tempo mede o quanto o corpo se move, como também é importante na contagem e a relação Posição X Tempo, que determina a velocidade do corpo em movimento. 5) Determinar os coeficientes angular e linear do gráfico X= f(t). a) coeficiente angular A = 0,80 b) coeficiente linear B = 0,34 6) Qual é o significado físico do coeficiente angular e linear do gráfico X= f(t)? Resposta: o coeficiente linear fisicamente é a posição inicial do corpo, ou seja, o momento em que o tempo t = 0, ou melhor, o momento em que o corpo encontra-se em repouso. 7) Qual é o significado físico do coeficiente angular e angular do gráfico X= f(t)? Resposta: o coeficiente angular fisicamente, significa a velocidade média do corpo estudado. Vale ressaltar que essa velocidade é constante, assim, não há variação de velocidade ao longo da trajetória. 8) Resposta: 7 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 t (s) s (m ) 6. Conclusão Na prática realizada, onde utilizamos o Trilho de Ar como suporte foi possível comprovar e observar o significado de MRU( Movimento Retilíneo Uniforme). As propriedades fundamentais puderam ser identificadas após a construção do gráfico, ou seja, o MRU é definido como sendo um movimento de um móvel em relação a um referencial, este movimento se dá ao longo de uma reta uniforme e possui velocidade constante, constatando o que foi apresentado por Galileu. Os erros presentes, ocorreram devido a falta de experiência dos componentes da equipe no manuseio do trilho de ar, porém os resultados obtidos trouxeram informações necessárias para que pudéssemos concluir e comprovar as propriedades que buscava-se ao realizar a prática. 8 Referências Ramalho Junior, Francisco, 1940.Os fundamentos da física/ Francisco Ramalho Junior, Nicolau Gilberto Ferraro, Paulo Antônio de Toledo Soares – 8 ed.rev. E ampl – São Paulo: Moderna, 2013. 9
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