Prévia do material em texto
LICENCIATURA EM FÍSICA DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL I PROFESSOR: DAVI DANTAS INTEGRANTES: CARLOS JUNIOR BESERRA SOBREIRA; FRANCISCO ADREONES FREITAS DE CARVALHO; FRANCISCO BRUNO DA SILVA; JENNIFER MIRIAM ALVES LINHARES; JOACIANO MAYCON ALVES DE OLIVEIRA LYNNARA ALVES PEREIRA; RUTH VERAS RODRIGUES. PRÁTICA: MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO (MRUV). Crateús – Ce 2018 SUMÁRIO 1.0 OBJETIVO…………………………………………………………………………...…..3 2.0 MATERIAIS…. ……………………………………………………………………...…..3 3.0 INTRODUÇÃO…….………………………………………………………….……..…..4 4.0 PROCEDIMENTO…………………………..……………………………….…….……5 5.0 ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES…………………………………...7 6.0 CONCLUSÃO…...………………………………………………………….……….…...9 Referências………….………………………………………………...……………………..11 1.0 OBJETIVO ➢ Determinar o deslocamento, a velocidade e a aceleração de um móvel com movimento retilíneo uniformemente variado. 2.0 MATERIAIS ➢ 01 trilho 120 cm; ➢ 01 cronômetro digital AZB-20; ➢ 01 fonte 15 Vdc / 1,5 A para cronômetro; ➢ 01 sensor fotoelétricos com suporte fixador (S); ➢ 01 eletroímã com bornes e haste; ➢ 01 eletroímã 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 Ø 2,5 mm; ➢ 02 massas aferidas 20 g com furo central de Ø 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, ➢ 01 cavaleiro para trilho cor preta; ➢ 06 porcas borboletas; ➢ 07 arruelas lisas; ➢ 04 manípulos de latão 13 mm; ➢ 01 pino para cavaleiro com gancho; ➢ 01 carretel de linha. 3 3.0 INTRODUÇÃO O Movimento Retilíneo Uniformemente variado (MRUV) é um movimento no qual uma partícula se move, com aceleração constante e diferente de zero, em virtude disso, sofre decréscimos de velocidade a cada instante de tempo durante toda a trajetória. Essa velocidade representa a velocidade escalar instantânea, de tal forma que a mesma sofre variações de velocidade em intervalos de tempos iguais. Um fato interessante para uma partícula que executa o MRUV é que as distâncias percorridas representam uma progressão aritmética (PA). Além disso, o gráfico da posição, desse tipo de movimento é representado por uma parábola que dependendo do sinal da aceleração, poderá ter a concavidade voltada para cima ou para baixo, podendo ser também uma curva ascendente ou descendentes, dependendo da situação problema. O gráfico da função horária da velocidade é uma reta crescente ou decrescente, dependendo do sinal da aceleração. Além disso, a aceleração representa também o coeficiente ângular da função, caracterizando-a mesma com uma função do primeiro grau. E por fim, o gráfico da aceleração é uma reta paralela ao eixo do tempo, que pode ser abaixo ou acima da origem, dependendo do sinal da aceleração. Ela caracteriza uma função constante. Um exemplo particular do MRUV é o momento de queda livre, realizado por um corpo. Esse movimento, caracteriza-se obviamente por uma aceleração constante, denominada aceleração da gravidade, de módulo aproximadamente igual a 9,8 m/s2. O trilho de ar é um dispositivo utilizado no laboratório de Física, cuja finalidade é avaliar o movimento de um corpo em particular, chamado cavaleiro. Esse aparelho consiste em analisar o movimento em que o atrito é desprezado, para isso, tem-se no aparelho, um fluxo de ar nos poros existentes ao longo do trilho, assim, esse fluxo de ar minimiza o atrito, deixando-o desprezível. figura 1: Representação simples dos componentes do faiscador. A figura acima, nos mostra as principais partes do trilho de ar, sendo elas: 4 • Bobina de retenção e disparo: a função é impulsionar o carrinho no trilho de ar e dar início ao experimento; • Carrinho: possui um aspecto 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; • 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; 4.0 PROCEDIMENTO 1. O acionamento do cronômetro ocorreu no desligamento do eletroímã. Quando a chave foi desligada o cavaleiro foi liberado e o cronômetro acionado; 2. Foi colocado uma massa de 40 g na ponta da linha (40 g= suporte +1 massa aferida 20 g + 1 massa aferida de 10 g) O fio tinha um comprimento suficiente para que o suporte para massas aferidas; 3. O eletroímã foi ajustado para que o cavaleiro permanecesse na posição 0,100 na régua do trilho. Esta foi tomada como posição inicial X0 = 0. Como inicialmente o cavaleiro estava em repouso, sua velocidade inicial era de V0 = 0; figura 2: Cavaleiro na posição inicial 4. O sensor 1(S1) foi posicionado a 0,100m do centro do cavaleiro e conectou-se o cabo terminal S1 do cronômetro. A medida 0,100m ficou compreendida entre o meio do sensor e o centro do cavaleiro; 5. Posicionou-se os outros sensores ( S1, S2, S3, S4), em X2 = 0,300m, X4 = 0,400m e X5 = 0,500m. Conectou-se pela ordem cada um dos sensores nas respectivas portas do cronômetro; 6. Ligamos o cronômetro e verificamos se ele identificava os cinco sensores. Testamos cada sensor interrompendo a passagem do infravermelho com um objeto. Devia surgir no canto superior direito da tela um sinal de exclamação (!) intermitente indicando que o sensor estava identificado. Para selecionar o número de sensores, pressionamos SETUP e a seguir 5 START/RESET e rolamos o número de sensores desejados clicando em para aumentar ou para diminuir; 7. Prestamos atenção na fixação da linha com o suporte para massas aferidas para que o deslocamento acelerado não se modificasse, pois a linha poderia enrolar no suporte para massas aferidas, modificando o deslocamento uniforme durante os experimentos; 8. Colocamos o Y de final de curso com roldana na outra extremidade do trilho; 9. Ligamos o eletroímã ao cronômetro. Ao ligarmos o cronômetro ele representou a tela STANBY e deveria mostrar: - [STANDBY] - Vout:8,5V – Tensão de saída. - Sns: 1 – Número de sensores identificados. - Bobin: off – Indicando a bobina desligada. Para aumentar ou diminuir a ddp, clicamos SETUP ( ficou pronto para variar a voltagem) Clicamos na seta para aumentar ou para diminuir. Ajustamos a tensão aplicada ao eletroímã para que o cavaleiro não ficasse muito fixo. Clicamos em STOP para encerrar a alteração de tensão; Figura 2: Cronômetro eletrõnico digital 10. Selecionamos a função clicando em FUNC. A tela apresenta a função 1 F1. Na tela pode aparecer “Ini t:Sns” ou “Init t:Btn”. Essas opções indicam que a contagem pode iniciar em: “Ini t:Sns” - quando a contagem de tempo inicia no primeiro sensor. “Init t:Btn”- quando a contagem de tempo inicia ao desligar a bobina. Se na tela não aparecer “Init t:Btn”(início da contagem de tempo ao desligar a bobina) clicamos em SETUP e novamente em SETUP para selecionar a contagem de tempo no desligamento da bobina, finalizamos em STOP. Clicamos em STOP para encerrar as configurações; 11. Clicamos em START e a bobina ficou energizada. No canto superior direito da tela apareceu o sinal “stand by” (*), que significa que o sistema já estava pronto para a tomada de medidas; 12. Clicamos em START novamente para desligar a bobinar e iniciar a contagem de tempo; 6 13. Para a repetição do experimentobasta apenas pressionar RESET/START e o sinal de espera (*) fica intermitente para um novo experimento 14. Anotamos na tabela os dados apresentados pelo cronômetro. Para a rolagem dos dados clicamos em RESET/START e o sinal de espera ficou intermitente. Clicamos novamente em RESET/START e mantivemos pressionado até o sinal intermitente (*) desaparecesse. Clicando em MEM a tabela apresentava os valores de cada um dos intervalos de tempo. Tabela 1 5.0 ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES 1. Construir o gráfico “posição versus tempo”, x= f(t). 2. Qual o aspecto da curva obtida? Resposta: Uma curva quase que imperceptível. . 3. Utilizar a mudança de variável adequada e linearizar o gráfico (dica: Trace o gráfico “x contra t2” para os dados obtidos da Tabela 1). 0 0,436 0,600 0,741 0,853 0,947 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 t (s) s (m ) Massa Nº X (m) ti (s) t² (s²) a (m/s²) 30,5 g 1 0,395 0,436 0,19 1,052 2 0,495 0,600 0,360 1,111 3 0,595 0,741 0,549 1,093 4 0,695 0,853 0,728 1,100 5 0,795 0,947 0,897 1,115 t’’= t² (s) 0,000 0,190 0,360 0,549 0,728 0,897 Y= s (m) 0,295 0,399 0,491 0,594 0,691 0,784 7 4. Qual a provável função que representa a curva? Resposta: A função representada pela curva é a da posição. 5. Calcular o coeficiente angular do gráfico linearizado. Resposta: utilizando o MMQ, temos: Então o valor de A é: Sendo assim o coeficiente angular “a” é: 0 0,190 0,360 0,549 0,728 0,897 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 t² (s) s (m ) Soma Y t’’ Y² t’’.Y 0,295 0,087 0 0,399 0,159 0,076 0,491 0,241 0,177 0,594 0,353 0,326 0,691 0,477 0,503 0,784 0,615 0,703 3,254 2,724 1,932 1,785 0,000 0,190 0,360 0,549 0,728 0,897 8 6. Obter a equação horária do movimento. 7. Qual o valor da aceleração? 6.0 CONCLUSÃO Com a prática realizada, pode-se dizer que obteve resultados satisfatórios, como por exemplo a aceleração que manteve-se praticamente constante. A partir do cálculo dos erros, pode-se verificar que os erros ocorridos foram em decorrência de que o trilho de ar estava levemente inclinado, além do ideal, causando assim uma variação na velocidade diferente do que deveria ser, no caso ela estava decrescendo. Depois o equipamento foi devidamente regulado, obtendo-se resultados satisfatórios. Portanto, com os resultados obtidos na experiência, pôde-se comprovar que o movimento descrito na teoria (MRUV), realmente se aplica na prática, pois como comentado no início, a aceleração se manteve praticamente constante, característica esta do Movimento Retilíneo Uniformemente Variado. 9 Gráfico de VxT: Cálculo dos erros Observação: • Erro Absoluto • Valor Verdadeiro 0 0,436 0,600 0,741 0,853 0,947 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 t (s) v (m /s ) 10 Referências Doca, Ricardo Helou. Tópicos de Física, volume 1/ Ricardo Helou Doca, Gualter José Biscula, Newton Vilas Boas – 21.ed-São Paulo. Saraiva,2012. 11