EXPERIENCIA-6

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE-UFCG
CENTRO DE DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL DO SEMIÁRIDO-CDSA
UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DO DESENVOLVIMENTO-UATEC
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL
PROFº JOSÉ VANDERLAN LEITE DE OLIVEIRA
EXPERIÊNCIA – MOVIMENTO DE LANÇAMENTO DE UM PROJÉTIL
1. OBJETIVOS
Estudar o movimento de lançamento de um projétil em duas dimensões e suas características;
Determinar a relação entre o alcance e a velocidade de lançamento; 
Determinar a velocidade de lançamento do projétil;
Estudar a lei da conservação da energia mecânica para calcular a velocidade inicial do projétil.
2. MATERIAL UTILIZADO: anotar na aula
3. CONSIDERAÇÕES TEÓRICAS
Ao deixarmos uma esfera de massa (m) deslizar sobre um plano inclinado, a partir do repouso, conforme a figura 1, ela irá realizar um movimento retilíneo uniforme acelerado até o final do plano, e um movimento bidimensional até o solo. Esse movimento se decompõe em dois movimentos, um MRU na direção horizontal e de queda livre na direção vertical. Desprezando a força de atrito com o ar e com a superfície do plano inclinado podemos determinar o alcance horizontal e a velocidade de lançamento do projétil, com as equações do movimento nas direções X e Y. A velocidade inicial de um projétil lançado na horizontal e em queda livre no campo gravitacional da Terra é dada pela equação:
onde, H é a altura do ponto de lançamento, R é a distância horizontal e g a aceleração da gravidade. Usando a lei da conservação de energia para o projétil que parte do repouso e desliza numa rampa sem atrito, a velocidade final é determinada pela equação:
onde, EP e EC são as energias potencial e cinética, respectivamente, g a aceleração da gravidade e HR a altura do plano com relação a mesa que é solta a esfera. Para se estudar o movimento de rotação, usamos a lei da conservação da energia mecânica, representada pela expressão:
onde m é a massa da partícula(esfera), I o momento de inércia da esfera e ω a velocidade angular. Através da expressão acima podemos calcular a velocidade final da esfera no final da rampa.
Figura 1: Aparato experimental para o lançamento de projétil.
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
1. Monte o experimento de acordo com a fig. 1 e nivelar horizontalmente a base da rampa de lançamento. Colocar as folhas de papel carbono em frente à rampa de lançamento. 
2. Calcular a posição inicial de lançamento que fica abaixo do fio prumo como sendo o ponto O.
3. Medir a altura do ponto de lançamento horizontal, em relação ao impacto da esfera (solo ou a mesa), ou seja, a altura H.
4. Com a trena medir a altura de lançamento da esfera até a base da rampa HR e anotar na tabela I. Repetir esse procedimento e realizar mais três lançamentos para a altura HR diferentes completando a tabela I.
5. Soltar a esfera na rampa de uma posição intermediária, HR = 9cm, a esfera irá percorrer a rampa e realizar um movimento no espaço até colidir com o papel carbono, colocado no chão, que será o ponto de impacto.
6. Medir o alcance com uma trena ou régua e anotar na tabela II.
7. Realizar o procedimento de lançamento por dez vezes seguida, do ponto de abandono e anotar na tabela II.
8. O ponto de onde a esfera é lançada na extremidade de saída da rampa é chamado de posição inicial de lançamento horizontal.
9. O ponto de onde a esfera é abandonada próximo à extremidade superior da rampa é chamado de posição de abandono.
5. RESULTADOS
Tabela I – Medidas do alcance e altura de lançamento
	Medida
	HR(m)
	R(m)
	01
	
	
	02
	
	
	03
	
	
	04
	
	
Tabela II – Medidas do alcance e altura
	Medida
	H(m)
	R(m)
	01
	
	
	02
	
	
	03
	
	
	04
	
	
	05
	
	
	06
	
	
	07
	
	
	08
	
	
	09
	
	
	10
	
	
6. ANÁLISES DOS RESULTADOS e DISCUSSÕES
1. Com base nos dados da tabela I podemos dizer que o alcance depende da altura HR. Comente os resultados obtidos experimentalmente.
2. Calcule o valor médio do alcance(R) e da altura(H), em seguida use a eq. 1 para obter o valor da velocidade de lançamento V0, e o desvio associado. 
3. Calcular a velocidade de lançamento através da eq. 2.
4. Admitindo o movimento de rotação, a conservação da energia mecânica, calcule a velocidade da esfera no final da rampa. 
5. Calcular o alcance, conhecendo a velocidade de lançamento, usando os dados da tabela II.
6. Comparar os valores do alcance calculado com o alcance medido. São iguais ou diferentes? Calcule o erro cometido. 
7. Indique quais as maiores fontes de erros neste experimento e como eles afetam os resultados. Comente também se (ou não) os resultados refletem erros.