Experimento - Lançamentos Horizontais e Colisões

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Experimento - Lançamentos Horizontais e Colisões
1. OBJETIVO
O experimento aborda conceitos que se relacionam com os lançamentos horizontais e as colisões entre os corpos. Para tal, serão utilizadas esferas metálicas e uma rampa de lançamento. As esferas podem ser lançadas individualmente para avaliar o lançamento horizontal, ou em conjunto para tratar as colisões entre os corpos. Ao final deste experimento, você deverá ser capaz de:
· descrever como se dão os lançamentos horizontais, assim como os aspectos referentes às colisões se desejar;
· tratar de aspectos importantes para o estudo da física como conservação de energia e de momento linear;
· utilizar equações matemáticas que descrevem esses movimentos e comparar com o que acontece experimentalmente.
2. ONDE UTILIZAR ESSES CONCEITOS?
O conceito de lançamento horizontal é aplicável sempre que um corpo é lançado com velocidade vertical inicial desprezível, como uma aeronave que voa paralelamente ao solo e deixa cair uma caixa, ou ao empurrarmos um objeto de uma mesa. Já as colisões acontecem cotidianamente sempre que dois objetos se chocam, como em acidentes automotivos ou no choque entre duas bolas de bilhar.
3. O EXPERIMENTO
Neste experimento esferas metálicas são postas para rolar em uma plataforma de lançamento, sendo lançadas horizontalmente no final da mesma e colidindo com um papel que registrará os seus alcances. Elas podem ser postas para rolar individualmente analisando apenas os aspectos referentes ao lançamento horizontal das mesmas, ou podem ser colocadas duas esferas na plataforma (uma no início e outra no final aguardando a colisão), para assim tratar das colisões entre os corpos.
4. SEGURANÇA
O experimento foi pensando para não trazer riscos físicos, pois os objetos utilizados são leves e pouco nocivos. Mesmo com essas precauções, o uso de equipamentos de proteção individual (EPI’s) é de extrema importância para a segurança durante a realização de experimentos. Neste experimento, recomenda-se o uso do jaleco.
5. CENÁRIO
Você irá encontrar sobre a bancada do experimento:
· Rampa de lançamento: equipamento onde se posicionam as esferas para que sejam lançadas.
· Esferas metálicas: corpos que serão posicionados na rampa afim de se estudar os movimentos dos mesmos.
· Papéis Ofício e Carbono: papéis utilizados para o registro do alcance das esferas após o lançamento ser realizado.
PRÉ-TESTE
1) Uma aeronave, voando horizontalmente, abandona uma caixa, mantendo a sua velocidade constante durante todo o processo. Desprezando a resistência do ar, o que podemos afirmar a respeito da posição da caixa, com relação ao avião, ao atingir ao solo?
a) A caixa irá cair em linha reta, ficando para trás da aeronave que segue se movendo para frente.
b) Ao abandonar a caixa, ela terá, inicialmente, a velocidade da aeronave. Isso caracterizará um lançamento horizontal, onde a caixa passará à frente da aeronave.
c) ao abandonar a caixa, ela terá, inicialmente a velocidade da aeronave. Isso caracterizará um lançamento horizontal, onde a caixa acompanha a posição horizontal do avião que possui velocidade constante.
Resposta Correta
· Desprezando a resistência do ar, a caixa acompanha a posição da aeronave.
2) Três pedras são lançadas do alto de um prédio, como indica a figura. Qual das grandezas físicas é responsável pela diferença da trajetória?
a) Aceleração
b) Velocidade vertical (vy)
c) velocidade de lançamento (vx)
Resposta Correta
· As diferentes velocidades na horizontal é o que proporciona os diferentes alcances.
3) Analisando a figura a seguir, que compara um movimento de queda livre (movimento retilíneo sob ação da gravidade) com um lançamento horizontal, o que podemos dizer sobre o tempo necessário para as esferas atingirem o solo?
a) É maior na queda livre
b) É maior no lançamento horizontal
c) O tempo de queda é igual para ambos
Resposta Correta
· É igual para ambos, pois caem da mesma altura.
4) Escolha a grandeza física que é preservada numa situação de choque inelástico entre dois corpos:
a) Energia cinética
b) Quantidade de movimento
c) Velocidade
Resposta Correta
· Há conservação da quantidade de movimento.
5) Após uma colisão do tipo (1), os corpos se afastam com a mesma velocidade relativa que se aproximavam anteriormente ao choque. Já no tipo (2), os corpos seguem juntos após a colisão (com mesma velocidade). Os números (1) e (2) referem-se, respectivamente a:
a) inelástica e perfeitamente elástica
b) parcialmente elástica e inelástica;
c) perfeitamente elástica e inelástica
Resposta Correta
· Essa é a alternativa adequada às características descritas.
PÓS-TESTE
1) Quais fatores reais, quando comparados ao modelo teórico, podem provocar diferenças experimentais?
a) Resistência do ar e atrito com a rampa
b) Massa das esferas e resistência do ar
c) Massa das esferas e atrito com a rampa
Resposta Correta
· Esses fatores interferem nos valores medidos, trazendo discrepância entre modelo teórico e dados experimentais.
2) Qual a importância do uso de papel carbono no experimento realizado?
a) Evitar o deslizamento da esfera ao colidir com a mesa
b) Demarcar o papel ofício quando a esfera o atinge, para que seja possível mensurar o alcance do lançamento
c) Reforçar o local que a esfera cai para não causar danos à bancada.
Resposta Correta
· Esse é o objetivo do uso do papel carbono no experimento de colisões.
3) Por que a horizontalidade é fundamental no trecho final da plataforma de lançamento do experimento realizado?
a) Porque, só assim, é possível garantir a conservação de energia
b) Para garantir o maior alcance possível no lançamento
c) Para que a componente vertical da velocidade de lançamento seja nula, afim de tratarmos o lançamento como exclusivamente horizontal.
Resposta Correta
· Para isso, é importante que o fim da trajetória seja horizontal.
4) O coeficiente de restituição, grandeza que determina o grau de elasticidade da colisão, pode ser determinado como:
a) A razão entre as quantidades de movimento antes e depois da colisão
b) A razão entre a velocidade de aproximação (velocidade relativa antes do choque) e de afastamento (velocidade relativa depois do choque)
c) A diferença entre o produto das velocidades antes e depois da colisão
Resposta Correta
· Essa razão representa a equação de cálculo do coeficiente de restituição.
5) O que significa, em termos práticos, dizer que o coeficiente de restituição (e) de uma colisão é igual a 1?
a) Significa que a colisão foi parcialmente elástica
b) Significa que a colisão foi inelástica
c) Significa que a colisão foi perfeitamente elástica
Resposta Correta
· Assim classificamos as colisões de coeficiente de restituição e = 1.