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MOVIMENTO UNIFORME- UM Relatório da aula prática, realizado sob orientação do professor Fábio e Juarez, como requisito para nota da atividade avaliativa da disciplina de Física mecânica. MACEIÓ, 2020 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO TEÓRICA ......................................................................................................... 4 2 OBJETIVOS ................................................................................................................................ 7 3 MATERIAL UTILIZADO .......................................................................................................... 7 4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ....................................................................................... 7 5 RESULTADOS .......................................................................................................................... 11 6 CONCLUSÃO ........................................................................................................................... 13 7 REFERÊNCIAS ......................................................................................................................... 14 1- INTRODUÇÃO TEÓRICA Movimento uniforme é aquele que se dá com velocidade constante. O Movimento Uniforme é qualquer movimento realizado por um corpo que percorre distâncias iguais em tempos iguais. No MU, o corpo não necessita estar se movimentando em linha reta, em círculos ou em qualquer outra forma, basta que a sua velocidade escalar se mantenha a mesma por todo o tempo. Então, a velocidade escalar média é igual à velocidade escalar, pois o corpo mantém a mesma velocidade em todo o trajeto. Nesse tipo de movimento, apenas o espaço percorrido sofre variação no tempo. V = Vinstante = Vmédia = ∆s/∆t No movimento uniforme, apenas a posição varia com o tempo, vejamos agora como podemos calcular a posição de uma determinada partícula: Uma partícula com velocidade v ocupa a posição x0 no tempo t0. No instante t, a partícula ocupa a posição x. Observe a figura: Partícula deslocando-se com velocidade constante A velocidade da partícula é calculada pela razão entre a variação das posições e a variação do tempo. Sendo: Δx = x – x0 , ou seja, a variação da posição; Δt = t – t0, a variação do tempo. A partir das igualdades descritas acima, podemos calcular a velocidade da partícula com a seguinte equação: A partir dessa equação, podemos encontrar o valor da posição para qualquer intervalo de tempo em função da velocidade, apenas isolando o valor de x: x = x0 + v (t – t0) A função acima é chamada de função horária da posição. Apesar da função horária da posição fornecer informações precisas para descrever o movimento, os gráficos permitem uma melhor visualização da variação das grandezas envolvidas. Para o MU, podemos obter dois gráficos: → Gráfico da posição em função do tempo Como a função da posição em função do tempo é do primeiro grau em t, o seu gráfico será uma reta: O gráfico da posição em função do tempo é uma reta O coeficiente angular da reta é calculado pela divisão entre a variação dos valores de y e os de x. Aplicando essa regra no gráfico acima, chegamos à expressão: Essa equação coincide com a da velocidade citada anteriormente, assim, podemos concluir que a velocidade é o coeficiente angular do gráfico. → Gráfico da velocidade em função do tempo (v x t) Como a velocidade é constante, o gráfico será uma reta paralela ao eixo do tempo: O gráfico da velocidade em função do tempo é uma reta paralela ao eixo do tempo De acordo com esse gráfico, para qualquer intervalo de tempo, o valor da velocidade será o mesmo. A partir desse gráfico, é possível calcular o valor da distância percorrida pela partícula, para isso basta calcular a área do gráfico: A área do retângulo formada pelo gráfico corresponde ao deslocamento da partícula 2- OBJETIVOS Estudar as características do movimento uniforme 3- MATERIAL UTILIZADO · Plano inclinado · Ímã · Cronômetro 4- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 4.1- Parte 1: Com os aparatos já montados iniciamos o experimento regulando os mesmo com as medidas pedidas. No experimento de movimento uniformemente acelerado regulamos o plano inclinado com aproximadamente 15º, coletamos todas as informações a fim de analisar a posição e o tempo gasto em cada um dos intervalos pedidos. Foram utilizados um plano inclinado com regulação angular, uma esfera e um cronômetro manual. Figura 01: Esquema do plano inclinado com regulação do ângulo. Figura 02: ímã (imagem meramente ilustrativa) Figura 03 : Cronômetro manual (imagem meramente ilustrativa ) Foram demarcadas quatro posições no decorrer do plano: x0 = 0, x1 = 100, x2 = 200 e x3 = 300 e por último x4= 400, todos os valores em milímetros. Em seguida soltamos, a partir do repouso, uma esfera em repouso de um marco 0 m no topo do plano, aferindo o intervalo de tempo gasto para a esfera rolar plano a baixo, até as posições demarcadas. Obtivemos assim quatro intervalos de tempo sendo que para cada posição, foram realizadas três repetições, bem como a média do tempo para cada posição e o cálculo da velocidade média para cada posição, conforme apresentado na tabela 01. Tabela 01: Resultado das medições dos intervalos de tempo e a média do tempo para cada POSIÇÃO OCUPADA ESPAÇO PERCORRIDO INTERVALO DE TEMPO VELOCIDADE MÉDIA X0= 0mm ∆X ∆T Vm=∆X/∆T X1=100mm ∆X1= 100 (0,1) ∆T1= 1,55 0,064 X2=200mm ∆X2= 200 (0,2) ∆T2= 3,28 0,062 X3=300mm ∆X3= 300 (0,3) ∆T3= 5,13 0,058 X4=400mm ∆X4= 400 (0,4) ∆T4= 6,68 0,059 MÉDIA 0,25 4,16 0,06 Fonte: Autoria própria Utilizando os valores obtidos da tabela 01, foi construído um gráfico x versus t do MU e, a partir do gráfico foi possível obter o coeficiente angular. Gráfico 1: Valores obtidos na tabela 1 Fonte: Autoria própria Verificando as velocidades para o ângulo dado e com base na média obtida, podemos observar que a velocidade média não aumenta ao decorrer do tempo, ou seja, a velocidade é constante. 4.2- Parte 2 Primeiramente, o plano foi inclinado na angulação de 15º e com o auxilio do ímã, a esfera foi posicionada em x0= 0mm. Em seguida, a esfera foi liberada e o cronômetro acionado para que fosse possível obter o tempo gasto que a esfera atingiria a pos ição x=400mm. O procedimento foi realizado em duplicata para que obtessemos um valor similar nos dois processos. Tabela2: Valores obtidos no experimento 2 MEDIDAS ESFERA ∆X= 400mm BOLHA ΔX 400mm 1 Δt1=6,61 V1_=16,52 Δt1=3,14 V1=7,85 2 Δt2=6,79 V2=16,97 Δt1=3,01 V2=7,52 3 Δt3=6,77 V3=16,92 Δt1=3,08 V3=7,70 Média Tesfera =6,72 Vesfera=16,80 Tbolha=3,07 Vbolha=7,69 Fonte: Autoria própria 5- RESULTADOS Como a velocidade não se altera no MRU, a velocidade média encontrada da esfera é de aproximadamente: 0, 060 m/s. Visto que a principal característica do MRU é a velocidade constante (função constante). A inclinação desta reta dá a aceleração que é nula. A área abaixo da reta é numericamente igual a distância percorrida. Como o MRU não tem aceleração o gráfico x X t é uma reta horizontal sobre o eixo do tempo. A equação horária do MU serve para prever como o espaço vai variar de acordo com o tempo. V=vmédia » v = ∆s/∆t » v = (S-S0)/t-t0 » s - s0 = v . (t - t0) » s Entã= so:+ v . (t - t ) . Por convenção, t0 é um valor nulo, então podemos retirar ele da equação: s = s0 + v . t Equação da esfera: ∆t1 S= 0+16,80*6,61 ------------- > S= 111,048 ∆t2 S= 0+16,80*6,79 ------------- > S= 114,072 ∆t3 S= 0+16,80*6,77 -------------> S=113,736 Equação da bolha: ∆t1S= 0+7,69*3,14 ------------- > s= 24,14 ∆t2 S= 0+7,69*3,01 ------------- > S= 23,14 ∆t3 S= 0+7,69*3,08 ------------- > S= 23,68 Utilizando os valores obtidos da tabela 02, foi construído um gráfico da função horaria da esfera do MU. Gráfico 2: Valoresobtidos na tabela 2 (Esfera) Fonte: Autoria própria Gráfico 3 : Valores obtidos na tabela 2 (Bolha) Fonte: Autoria própria 6- CONCLUSÃO Este experimento tem como objetivo estudar as características dos movimentos, nesse caso será estudado o movimento uniforme (MU). Foram coletadas várias medidas como: variação do tempo, espaço percorrido, velocidade, das acelerações medidas calculamos a aceleração média. 7- REFERÊNCIAS http://efisica.if.usp.br/mecanica/basico/mru/uniforme/http://www.infoescola.com/fisica/movimento-uniforme-mu/http://brasilescola.uol.com.br/fisica/movimento-uniforme.htm http://www.fis.uc.pt/data/20032004/apontamentos/apnt_115_2.pdf http://www.ufjf.br/cursinho/files/2014/05/FISICA-1.pdf X VERSUS T Colunas3 Categoria 1 Categoria 2 Categoria 3 Categoria 4 Colunas1 Categoria 1 Categoria 2 Categoria 3 Categoria 4 6.4000000000000043E-2 6.2000000000000027E-2 5.8000000000000003E-2 5.9000000000000018E-2 Colunas2 Categoria 1 Categoria 2 Categoria 3 Categoria 4 FUNÇÃO HORÁRIA DA ESFERA eixo y; 6,77 6.6099999999999994 6.79 6.7700000000000005 eixo x; 16,8 16.8 16.8 16.8 FUNÇÃO HORARIA DA BOLHA eixo y; 3,08 6.6099999999999994 6.79 6.7700000000000005 eixo x; 3,07 16.8 16.8 16.8 2 13
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