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Física Experimental ENCONTRO DE DOIS MÓVEIS EM MRU 2 Sumário 1 Resumo 2 Introdução 3 Material e Método 3.1.1 Materiais Utilizados 3.1.2 Montagem e Execução do Experimento 4 Resultados 5 Gráfico 6 Conclusão 7 Bibliografia 3 1. Resumo O objetivo deste trabalho é mostrar a análise feita em laboratório, afim de identificar e descrever a velocidade de um móvel, sua função horária e estabelecer um sistema de equações para o encontro de dois móveis que partem simultaneamente, um de encontro ao outro, na mesma trajetória, identificando em gráficos. 2. Introdução Uma questão relativamente frequente é a que solicita a determinação do local de encontro de dois móveis. O encontro ocorre quando os dois móveis estiverem na mesma posição do referencial, no mesmo instante de tempo. Em termos matemáticos, isso nos leva a criar um sistema de equações com as funções horárias dos móveis. A solução deste sistema linear fornece o instante e a posição do encontro dos dois móveis. Movimento retilíneo uniforme (MRU) é o movimento realizado por um ou mais corpos em velocidade constante e sem aceleração. O movimento é considerado a forma mais simples de deslocamento e ocorre em linha reta, sendo este horizontal ou vertical. O MRU possui classificação de acordo com o movimento, sendo este progressivo ou retrógrado. Movimento progressivo é quando o móvel se desloca no mesmo sentido do referencial. Movimento retrógrado ou regressivo é quando o móvel se desloca no sentido oposto ao referencial. As posições do móvel variam com o passar do tempo, o que permite a observação de qualquer posição em relação a qualquer instante de tempo. E com essa possibilidade podemos calcular a equação horária da posição, apresentada pela fórmula: S (posição) = So (posição inicial) + v (velocidade) x t (tempo). O encontro entre dois móveis com um mesmo referencial acontece sem variação de velocidade e sentidos opostos, onde um móvel estará em movimento progressivo e o outro regressivo. O presente relatório possui como objetivo analisar o encontro de dois móveis em MRU para: • Calcular a velocidade média de um móvel em MRU; • Escrever a função horária de um móvel em MRU; 4 • Estabelecer um sistema de equações para o encontro de dois móveis que partem simultaneamente um de encontro ao outro em MRU, na mesma trajetória; • Resolver o sistema de equações que determina o instante e a posição de encontro de móveis que se cruzam em MRU na mesma trajetória; • Traçar, em um mesmo par de eixos, o gráfico de posição versus tempo para dois móveis que se cruzam; • Determinar graficamente o instante e a posição em que se cruzam dois móveis em MRU na mesma trajetória. 5 3. MATERIAL E MÉTODO 3.1 Materiais Utilizados - Uma base de sustentação principal (inclinada articulável com escala de 0° a 45°); - Tubo lacrado contendo fluido, uma esfera confinada e uma bolha; - Um imã; - Um cronômetro; 3.2 Montagem e Execução do Experimento Foi posicionado na bancada a base de sustentação principal e foi ao plano de 15° acima da horizontal. Utilizando o imã, a esfera foi posicionada na posição 0 mm. Ao liberar a esfera foi cronometrado o tempo de quando a esfera atingiu a posição 400 mm. O objetivo do experimento era manusear o tempo transcorrido nesse percurso da posição 0 mm até a posição 400 mm. Este procedimento foi repetido por mais duas vezes, onde foi preenchido na tabela 1, adotando x=400 mm, determinando a média das velocidades da esfera. Em seguida inclinamos a plataforma fazendo com que a bolha de ar fosse para a posição 400 mm. Com o cronometro zerado, apoiamos a plataforma na mesa e cronometramos o movimento da bolha até a posição 0 mm com os tempos anotados na tabela 2. 6 4 . Resultados Tabela 1 MEDID A ESFERA BOLHA 1 t1= 19,87 s V1= 20,13 mm/s t1= 10,41 s V1= 38,42 mm/s 2 t2=19,75s V2= 20,25 mm/s t2= 11,05 s V2= 36,19 3 t3=19,90s V3= 20,10 mm/s t3= 10, 87 s V3= 36,79 MÉDIA t= 19,84s Vt= 20,16 mm/s t= 10,77 s Vt= 37,13 Tabela 2 ESFERA BOLHA T0= 0s X0= 0 mm T0= 0s X0= 400 mm T= 19,84 s X= 400 mm T= 10,77 s X= 0 mm Calculando as Médias dos Tempos e Velocidade te= 19,87+19,75+19,90/3= 19,84 Vte= 20,13+20,25+20,10/3= 20,16 tb= 10,41+11,05+10,87= 10,77 Vtb= 38,42+36,19+36,79= 37,13 7 Calculando a Velocidade em cada Tempo Para Esfera: Ve1= 400/ 19,84= 20,13 Ve2= 400/19,75= 20,25 Ve3= 400/19,90= 20,10 Para Bolha: Vb1= 400/ 10,41= 38,42 mm/s Vb2= 400/11,05= 36,19 mm/s Vb3= 400/10,87= 36,79 mm/s Tempo de Encontro Sa= Sb -x0 + Vt =- x0 + vt -20,16t = -400 + 37,13t -20,16t-37,13t = -400 -57,29t = 400 t= 400/ 57,29 t= 6,98 s Xe= - 20,16t Xb= -400+ 37,13t 8 Ponto de Encontro Xe = 20,16*6,98= 140,71 Xb= 400-37,13t Xb= 400- 37,13*6,98 Xb= 400-259,16= 140,84 Ao cronometrar o tempo transcorrido até o cruzamento dos dois móveis, observamos o instante e a posição de encontro destes: T= 6,98s X= 140,84 mm Gráfico Gráfico posição x tempo. Indicação em preto é o instante em que os móveis se encontram no mesmo instante ‘t’. 9 Conclusão A partir da comparação dos valores obtidos experimentalmente e dos valores determinados através de cálculos, para o tempo e a posição de encontro de dois móveis MRU, percebemos que alguns fatores afetaram os resultados medidos acarretando discrepâncias, porém, de acordo com as incertezas previstas para cada medida. Á vista disso, o resultado da experiência foi satisfatório. Bibliografia Livro Fundamentos de Física – Mecânica- vol. 1 – David Halliday Mundo Educação; site: http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/encontro- ultrapassagem-uma-aplicacao-movimento-uniforme-.htm Mundo Física; site: http://www.mundoedu.com.br/uploads/pdf/54f4d2f4e6623.pdf Programa para elaboração de gráficos: SciDAVis Versão 1.22.
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