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1 LANÇAMENTO OBLÍQUO 2 ANA GABRIELA RIBEIRO GABRIELLE VAZ VIEIRA NELSON GARGAN JUNIOR CEZAR VINICIUS ZANATTO LANÇAMENTO OBLÍQUO Através da determinação experimental da Trajetória de um Projétil em Movimento Oblíquo, utilizar a representação gráfica do mesmo e, aplicando as teorias sobre tal movimento, obter a velocidade de lançamento do projétil em laboratório tal como a equação do movimento e outros parâmetros. 3 RESUMO Este relatório apresentará o experimento de lançamento obliquo, em que um projétil é lançado obliquamente usando um disparador, para aplicar as equações do movimento. Determinamos a velocidade inicial, vertical e horizontal e também a distância em que o projétil foi lançado juntamente com sua altura máxima para os ângulos de 45º e 60º, sendo que, para o ângulo de 0º não foi possível devido ao seu tempo de vôo muito curto o que impossibilitava uma medição precisa. Palavras-chave: Lançamento Obliquo, Velocidade, Tempo, Alcance, Raio. 4 Sumário 1. Introdução ............................................................................................................... 5 2. Descrição do Experimento .................................................................................... 6 2.1 Materiais Necessários ...................................................................................................................................... 6 2.2 Aplicação do Experimento .............................................................................................................................. 7 3. Resultados e Discussões ...................................................................................... 8 4. Conclusão ............................................................................................................. 10 5. Referências Bibliográficas .................................................................................. 11 6. Anexos .................................................................................................................. 12 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Modelo de Lançador Experimental ............................................................ 09 Figura 2. Modelo de Trena ....................................................................................... 09 Figura 3: Modelo de Compasso ............................................................................... 09 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Medidas dos tempos referentes aos lançamentos - Nelson Gargan Junior.........................................................................................................................11 Tabela 2 - Medidas dos tempos referentes aos lançamentos. – Cesar Vinícius Zanatto.......................................................................................................................15 Tabela 3 - Medidas dos tempos referentes aos lançamentos. – Gabrielle Vaz Vieira..........................................................................................................................15 Tabela 4 - Medidas dos tempos referentes aos lançamentos. – Ana Gabriela Ribeiro........................................................................................................................15 5 1. Introdução Chamamos de movimento de um projétil, ao movimento de um a partícula que se desloca em duas dimensões. Neste movimento consideramos sempre que a atmosfera não tenha qualquer efeito sobre o movimento do projétil. Este movimento, realizado próximo à superfície da Terra, tem como característica apresentar um movimento retilíneo uniformemente variado (aceleração constante) na direção do eixo y e um movimento retilíneo uniforme (velocidade constante) na direção do eixo x. Teoricamente, a trajetória de um projétil é parabólica, ocorre num plano e pode ser descrita como uma função polinomial do tipo: 𝑦 = 𝑦(𝑥) = 𝑎𝑥2 + 𝑏𝑥 (1) onde B depende do ângulo de lançamento e A está relacionado com a velocidade, ângulo de lançamento e aceleração da gravidade. No entanto, é possível descrever a trajetória em termos de dois tipos de movimento: a). No eixo x, em MRU: 𝑥 = 𝑥0 = 𝑣0𝑡 (2) s endo 𝑣0𝑥 = 𝑣0 cos 𝜃 b). No eixo y, em MRUV: (3) sendo 𝑣0𝑦 = 𝑣0 sin 𝜃 e 𝑎 = −𝑔 Com a velocidade inicial propriamente dita podemos chegar através dessa equação: (4) onde R é a distância que o projétil alcançou e t o tempo de vôo do mesmo. 6 Podemos decompor a velocidade inicial no eixo y e x: 𝑣0𝑥 = 𝑣0 cos 𝜃 (5) 𝑣0𝑦 = 𝑣0 sin 𝜃 (6) A altura máxima atingida pelo projétil pode ser obtida através da seguinte equação: (7) 2. Descrição do Experimento 2.1 Materiais Necessários Para a realização do experimento iremos precisar de um disparador (figura 1) para o lançamento do projétil, trena para a medir o alcance do projétil (figura 2), um compasso para achar o desvio da distância do projétil (figura 3), um cronômetro para determinar o tempo de vôo, papel de seda e folha de carbono para a marcação da queda do projétil. 7 (Figura 1 - http://www.cidepe.com.br/assets/img/content/products/1201519371_eq145b_02.jpg) (Figura 2 - http://catalogo.tecnoferramentas.com.br/imagens/produtos/30496-trena-global-stanley.jpg?cache=1433820808) (Figura 3 - https://www.anhangueraferramentas.com.br/images/produtos/1207/img_phpYWHUHh.jpg) 2.2 Aplicação do Experimento • Fixe e nivele o canhão na extremidade de uma mesa • Posicione o canhão nos ângulos de 0º, 45º e 60º Coloque o projétil no canhão e arme-o. • Realize cinco disparos com cada ângulo. • Utilize a folha de carbono sob o papel de seda para determinar o alcance dos cinco disparos em cada ângulo. • Com o auxílio de um compasso, trace uma circunferência de menor raio que envolva as cinco marcações dos lançamentos de cada ângulo. 8 • Com o auxílio de um compasso, trace uma circunferência de menor raio que envolva as cinco marcações dos lançamentos de cada ângulo. • Com o auxílio do cronômetro calcule o tempo de vôo do projétil. • Utilize a trena para aferir o raio da circunferência, onde o raio da circunferência será a incerteza das marcações. • Determine a velocidade inicial do projétil. • Determine a altura máxima que o projétil atinge em cada ângulo. 3. Resultados e Discussões Realizando o experimento, chegamos a cinco tempos diferentes encontrados para cada ângulo. Tabela 1 - Medidas dos tempos referentes aos lançamentos. Medida Tempo (s) 0º Tempo (s) 45º Tempo (s) 60º 1 - 0,65 0,69 2 - 0,65 0,52 3 - 0,63 0,52 4 - 0,63 0,64 5 - 0,62 0,54 Tempo médio (s) - 0,63 0,58 Fonte: Elaborada pelo próprio autor. Para o ângulo de 45º e utilizando a equação (4), temos: 𝜎cos45 = sin 45 ∗ 0,005 𝜎cos45 = 3,53 ∗ 10−3 9 e através da equação (7), calculamos a altura máxima: 𝑦 = (3,49 ∗ 0,707)2 − 2 ∗ 9,78(𝑦 − 𝑦0) 0 = (3,49 ∗ 0,707)2 − 19𝑦 + 4,70 19,6𝑦 = 11,01 11,01 O mesmo procedimento foi realizado para o ângulo de 60º: 𝑣0 = (3,34 ± 0,083) 𝑚/𝑠 10 𝑦 = 0,42 𝑚Não foi realizado o procedimento para o ângulo 0º, pois o mesmo apresentava um tempo de voo muito pequeno, o que interferia na medição do mesmo. 4. Conclusão Com os resultados obtidos através da experiência chegamos aos seguintes resultados: a maior distância obtida foi utilizando o ângulo de 45°; a maior altura com o ângulo de 60°; e o menor tempo com 0°. Também foram obtidos através de cálculos, a velocidade inicial, e a altura máxima. Tal experiência pode ser utilizada em nosso cotidiano, como por exemplo, de atletas que praticam arremesso de vara dentre outros esportes que utilizam o arremesso e a distância como método de avaliação. 11 5. Referências Bibliográficas [1]. Experiência: Lançamento Oblíquo de Projéteis. Disponível em:< http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAmfIAG/lancamento-obliquo-projeteis>. 06 de junho. [2]. Nagashima, Haroldo; LABORATÓRIO DE FÍSICA I. Haroldo Naoyuki Nagashima, Ilha Solteira, volume único, 89 à 91p, Agosto de 2011. http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAmfIAG/lancamento-obliquo-projeteis http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAmfIAG/lancamento-obliquo-projeteis http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAmfIAG/lancamento-obliquo-projeteis http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAmfIAG/lancamento-obliquo-projeteis http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAmfIAG/lancamento-obliquo-projeteis http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAmfIAG/lancamento-obliquo-projeteis 12 6. Anexos Tabela 2 - Medidas dos tempos referentes aos lançamentos. Medida Tempo (s) 0º Tempo (s) 45º Tempo (s) 60º 1 - 0,60 0,74 2 - 0,62 0,84 3 - 0,60 0,45 4 - 0,62 0,51 5 - 0,60 0,55 Tempo médio (s) - 0,62 0,62 Fonte: Elaborada pelo próprio autor. Tabela 3 - Medidas dos tempos referentes aos lançamentos. Medida Tempo (s) 0º Tempo (s) 45º Tempo (s) 60º 1 - 0,60 0,87 2 - 0,61 0,54 3 - 0,62 0,53 4 - 0,63 0,63 5 - 0,59 0,55 Tempo médio (s) - 0,62 0,44 Fonte: Elaborada pelo próprio autor. Tabela 4 - Medidas dos tempos referentes aos lançamentos. Medida Tempo (s) 0º Tempo (s) 45º Tempo (s) 60º 1 - 0,62 0,40 2 - 0,66 0,39 3 - 0,63 0,63 4 - 0,60 0,54 5 - 0,62 0,43 Tempo médio (s) - 0,62 0,47 Fonte: Elaborada pelo próprio autor.
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