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Universidade Federal de Lavras Laboratório de Física 1 Discentes: 1 Bruna Rafaela dos Santos 2 Eduardo 3 Henan Kazlauckas Correa Tonelli 4 Lavínia Ketlyn Paulo 5 Pedro Gabriel Lara Turma:30G Professor:Jenaina ABI-Engenharias Data:27/11/2020 MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME “Mais fácil me foi encontrar as leis com que se movem os corpos celestes, que estão a milhões de quilômetros, do que definir as leis do movimento da água que escoa frente aos meus olhos.” Galileu Galilei Resumo Neste trabalho será apresentado,experimentalmente,uma discussão sobre a validade das equações do movimento retilíneo uniforme. A discussão será realizada a partir de dados coletados dos slides das aulas de laboratório de física.Foram utilizadas para a realização dos experimentos:Rampa para movimento, cinco sensores ópticos, esfera, cabos para conexão, cronômetro digital e trena.Com esses objetos foi possível diminuir o atrito do sistema,se aproximando ao máximo da teoria do movimento retilíneo uniforme estudada no campus virtual. Manipulamos um gráfico a partir das variáveis:espaço em centímetros versus tempo em segundos. Demonstramos que as equações relacionadas a esse tipo de movimento possuem uma grande precisão na previsão do movimento de uma porção. Introdução (parte 1) O universo e tudo que nele existe estão em constante movimento em relação a algo,nada está em repouso absoluto.Mesmo parados estamos em movimento por causa do movimento de rotação e translação da Terra em torno do sol,do deslocamento do sol pela Via Láctea,da mobilidade da Via Láctea em relação a outras galáxias.O movimento retilíneo uniforme é um dos muitos movimentos presentes no universo,sendo este o tipo de movimento que estudaremos Introdução (parte 2) Conceito de movimento uniforme Você já deve ter observado este tipo de movimento quando está dentro de um carro em movimento. Observando o velocímetro do carro, pode ter trechos em que o velocímetro marca sempre a mesma velocidade em qualquer instante ou intervalo de tempo, como por exemplo, 100 km/h.O movimento é uniforme quando a velocidade escalar do móvel é constante em qualquer instante ou intervalo de tempo, significando que, no movimento uniforme o móvel percorre distâncias iguais em tempos iguais.O movimento é retilíneo uniforme quando o móvel percorre uma trajetória retilínea e apresenta velocidade escalar constante.O movimento do carro apresentado acima é um exemplo de movimento uniforme. Em qualquer instante ou intervalo de tempo a velocidade é sempre igual a 100 km/h. Como a velocidade escalar é constante em qualquer instante ou intervalo de tempo no movimento uniforme, a velocidade escalar média é igual à instantânea: V = V inst = V média =∆S/∆t MRU – Movimento Retilíneo Uniforme MRU é o movimento de qualquer móvel com as seguintes características: O móvel percorre distâncias iguais em intervalos de tempo iguais com velocidade constante.Como não varia a velocidade,a sua aceleração é nula. Objetivos: Os objetivos são encontrar uma equação S(t) que vale para um móvel (carrinho) que se move num plano horizontal (sem inclinação) e sem atrito,além de aprender a interpretar os resultados obtidos via gráficos,considerando a teoria dos erros.Por meio dos valores adquiridos,e com o auxílio de fórmulas matemáticas espera-se determinar o valor da velocidade média do corpo. CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS PROGRESSIVO: É quando o móvel aumenta suas posições no passar do tempo, ou seja, movimenta-se no mesmo sentido do referencial. RETRÓGRADO OU REGRESSIVO: É quando o móvel aumenta suas posições no passar do tempo, ou seja, movimenta-se no mesmo sentido do referencial. EQUAÇÃO HORÁRIA DA POSIÇÃO As posições do móvel variam no passar do tempo, e essa equação permite descobrir qualquer uma dessas posições em qualquer instante de tempo. Onde: S = Posição t = instante de tempo S0 = Posição inicial v = Velocidade ENCONTRO DE MÓVEIS O encontro ocorre quando dois moveis, sob o mesmo referencial, estiverem na mesma posição.Para descobrir onde ocorre esse encontro, basta igualar as equações horárias de cada móvel. SoA + vA.t = SoB + vB.t Gráfico espaço (S) versus tempo (t) / movimento uniforme Sendo S = f(t) uma função do 1o grau, o gráfico S versus t é uma reta que pode passar ou não pela origem (fig. 1). Na equação S = S0 + V t, S0 : coeficiente linear da reta V: coeficiente angular da reta ou inclinação da reta Figura 1 - Gráfico S (espaço) versus t (tempo) - Movimento Uniforme. Para obter S0 , basta fazer t = 0 na equação horária S = S0 A velocidade escalar é obtida a partir do gráfico S versus t, calculando a inclinação da reta: V = Inclinação da reta = ∆S/∆t = (S - S0 )/(t - t0 ) Gráfico V versus t / movimento uniforme Sendo a velocidade constante em qualquer instante e intervalo de tempo, a função V = f(t) é uma função constante e o gráfico V versus t é uma reta paralela ao eixo do tempo. Figura 2 - Gráfico V versus t - Movimento Uniforme. Pode-se calcular a variação de espaço ocorrida em um intervalo de tempo, calculando-se a área abaixo da reta obtida (área hachurada na fig. 2), que é a área de um retângulo. ∆S = A retângulo= base * altura =∆t . V Fundamentação Teórica: No movimento retilíneo e uniforme o vetor velocidade é constante no decorrer do tempo,ou seja,sua aceleração é nula.A partícula se desloca sob distâncias e tempos iguais.A partir dessa ideia obtemos: V= isolando o delta s,teremos: delta s=V x delta T mas sabemos que,delta s=S final - S inicial então S final=S inicial + V x delta T (equação 1) Material Utilizado: ❏ rampa para movimento; ❏ cinco sensores ópticos; ❏ esfera; ❏ cabos para conexão; ❏ cronômetro digital; ❏ trena. Desenvolvimento Experimental: Materiais Utilizados: Foram utilizados os seguintes instrumentos com as seguintes precisões quando existir: 1. De um “empurrãozinho” na esfera que está sobre a rampa de ar, de modo que ele inicie um movimento com velocidade constante. Obs. A rampa de ar possui um atrito desprezível. 2. rampa para movimento:Rampa de alumínio...Na base lateral possui ao longo de seu comprimento uma escala milimétrica,e nas extremidades inferiores reguladores de altura.Possui na sua parte superior furos uniformes,por onde sai o ar.A rampa de ar foi projetado para diminuir a força atrito,fazendo com que um corpo se desloque sobre uma câmara de ar,o que elimina o contato direito da esfera com a superfície; 3. Quando a esfera passar pela marca zero, dispare o cronômetro. A partir desse ponto, toda vez que o carrinho passar por uma marca, deve-se apertar o botão "LAP" do cronômetro manual. O procedimento deve ser feito, paralelamente, utilizando um cronômetro de bancada. 4. sensores de tempo:são cinco sensores de luz conectados ao cronômetro que informa o tempo em que o móvel passa na devida posição; 5. Móvel/Esfera:Possui um formato triangular que se encaixa na parte superior da rampa.Possui um pino central na parte superior,utilizado para ativar os sensores de tempo… 6. cabos para conexão:impulsiona o ar através da coligação dos cabos de conexão 7. Trena:Instrumento que mede em centímetros,com precisão de 0,5mm,ou seja,a metade da menor medida; 8. Os resultados devem ser anotados em uma tabela, identificando-se a medida da distância percorrida pela esfera (coluna 1) e o correspondente instante de tempo (coluna 2), sem deixar de considerar a incerteza de cada medição. Análise de Dados e Discussão dos Resultados: É válido salientar que os resultados obtido no experimento seriam diferentes pela equação em questão,pelo simples fato que é impossível eliminar por completo a propagação de erros que comprometem os resultados como exemplo o atrito entre a esfera e a rampa,a resistênciado ar sob a esfera,a massa do objeto não ser desprezível entre outras coisas. Ao se alegar o gráfico é possível perceber que a melhor reta quase não passa pela origem.Isso se deve ao fato dos arredondamentos das medidas utilizadas nas equações obtidas.Ao expor a disposição dos pontos em relação a melhor reta é notável que devido a precisão do experimento não à um desvio primordial. GRÁFICOS DE MRU Gráficos demonstram as características deste movimento num eixo de coordenadas. Lembrando que a trajetória não fica demonstrada nos gráficos. Aceleração x Tempo No MRU a aceleração é nula no passar do tempo, então graficamente fica melhor representada como no gráfico abaixo. Velocidade x Tempo No MRU a velocidade é constante no passar do tempo, podendo ser positiva ou negativa conforme o tipo de movimento, progressivo ou regressivo. Posição x Tempo Este gráfico representa das características da equação horária da posição do móvel em MRU. Conclusão
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