Física Geral e Experimental I (2011/01)

Transcrição

1 Diretori de Ciêncis Exts Lbortório de Físic Roteiro Físic Gerl e Experimentl I (/ Experimento: Cinemátic do M. R. U. e M. R. U. V.

2 . Cinemátic do M.R.U. e do M.R.U.V. Nest tref serão borddos os seguintes ssuntos:. Conceitos básicos de movimentos unidimensionis, tis como: posição, velocidde médi, celerção e deslocmento de um corpo em função do tempo; b. Tbels com os ddos coletdos. Objetivos do roteiro:. Rever os conceitos básicos de movimentos unidimensionis, tis como: posição, velocidde e celerção em função do tempo (tnto em situções que envolvm M.R.U. qunto M.R.U.V. b. Por intermédio dess experiênci, nlisr s crcterístics essenciis de cd um dos movimentos (M. R. U. e M. R. U. V.. Mteril utilizdo:. Colchão de Ar Liner; b. Nível de bolh; c. Cronômetro digitl múltiplo; d. Tren milimetrd.. Estudo do movimento Diz-se que um prtícul descreve um Movimento Retilíneo Uniforme (M.R.U., pr um ddo referencil liner, qundo o módulo do vetor velocidde for constnte e não nulo. Nesse cso, s equções horáris que descrevem esse movimento são dds por: + v t ( e v v constnte ( v Médio ( t A função ( é dit função horári d posição pr o M.R.U. e função ( é função horári d velocidde. Observe que ( não depende do tempo, o que signific que um M.R.U. é crcterizdo por ter velocidde constnte, ou sej, el não vri com o tempo, permnecendo o mesmo vlor que velocidde médi do móvel. Por outro ldo, os movimentos retilíneos que são crcterizdos por ter um celerção constnte e não nul são os chmdos Movimentos Retilíneos Uniformemente Vridos (M.R.U.V. e sus funções horáris são: t + vo t + ( e v v + t (5 UNINOVE FGE I -

3 Isolndo-se o tempo ds dus funções cim, é possível obter relção de Torricelli, qul ssoci velocidde de um corpo, submetido um celerção, o deslocmento sofrido por ele: v v + (6 5. Descrição do equipmento Qundo rremessmos um móvel sobre qulquer superfície presente no di-di, o mesmo percorre cert distânci e depois pár, porque sobre ele gem, entre outrs forçs, s forçs de trito (com superfície de contto e com o r. Pr que o móvel se desloque mis livremente, percorrendo grndes distâncis ntes de prr, deve-se tentr eliminr esss forçs de trito. Em condições ideis, se esss forçs fossem totlmente eliminds, o móvel não prri nunc o que, n prátic, é impossível de contecer. No lbortório de Físic, temos o trilho de r, projetdo pr minimizr s forçs de trito com superfície, fzendo com que o corpo se desloque sobre um colchão de r comprimido, o que elimin o contto direto entre o corpo e superfície do trilho por onde ele desliz. Ao longo do trilho existem pequenos orifícios regulrmente distribuídos por onde si o r comprimido, fornecido por um gerdor de fluxo de r. Portnto, o colchão de r mnterá o corpo "flutundo", permitindo o seu movimento com trito muito reduzido. Cinco fotocéluls estão fixds o longo do trilho do colchão de r. Dus fotocéluls consecutivs, coplds cronômetros digitis, registrm o intervlo de tempo pr pssgem de um móvel entre els. A primeir fotocélul tiv o trigger do relógio. Dess form, intervlos de tempo t, são registrdos utomticmente. O sistem utilizdo neste experimento é eletromgnético. Pr utilizá-lo devese encostr o móvel, e ligr chve normlmente bert pr energizr o sistem. Pr dr início o movimento, bst cionr chve, cortndo energizção do eletroímã. 6. Procedimento experimentl 6.. Medids com o trilho n horizontl 6..- Posicionr o móvel desliznte sobre o trilho de r n horizontl. O móvel deve permnecer essencilmente em contto com o eletroímã, não demonstrndo nenhum tendênci o movimento. t t t t Figur : Colchão de r UNINOVE FGE I -

4 Figur : Multicronômetro Medir com um tren os espços entre os feixes emitidos pels fotocéluls e completr tbel Ligr e zerr o multicronômetro. Cd cronômetro registr o intervlo de tempo t que o crrinho lev pr percorrer distânci entre cd pr de sensores subsequentes. Relizr três medids e completr tbel. Tbel : intervlos de tempo e distâncis do movimento do móvel em M.R.U. Medids (m Intervlos de tempo (s t t t t ª ª ª Médi - t(s t t t t 6.. A prtir dos ddos d tbel ( e t pr cd um dos qutro trechos., clculr s velociddes médis 6. Medids com o trilho inclindo Utilizndo os mesmos vlores de d tbel, completr Tbel repetindo os mesmos procedimentos nteriores pr o colchão de r inclindo. Tbel : intervlos de tempo e distâncis do movimento do móvel em M.R.U.V. Medids (m Intervlos de tempo (s t t t t ª ª ª Médi - t(s t t t t UNINOVE FGE I -

5 6.. A prtir dos ddos d tbel ( e t em cd um dos qutro trechos., clculr s velociddes médis 7 Análise dos ddos 7. Anlisndo os resultdos obtidos em 6.., o movimento crcteriz um M.R.U.? Justifique. 7. Anlisndo os resultdos obtidos em 6.., o movimento crcteriz um M.R.U.? Justifique. 7. Cálculo d celerção médi do movimento no plno inclindo Como está descrito no item deste roteiro, qundo um móvel possui um celerção constnte, su posição (s em relção o tempo (t é dd por: t + vo t +, onde é posição do móvel pr t s, v é su velocidde neste instnte e é su celerção. Então, consider-se que é posição do móvel, pr o cso estuddo, qundo este pss pelo primeiro sensor. + v.( t +.( t + v.( t +.( t + v.( t +.( t + v.( t +.( t Pr os ddos orgnizdos n tbel, podemos escrever s seguintes funções: v.( t +.( t v.( t +.( t v.( t +.( t v.( t +.( t Pr se clculr o vlor d celerção, tomndo pens um ds funções, percebe-se que há necessidde de se conhecer previmente o vlor de v, o que experiênci relizd não permite obter. Aind ssim, pode-se obter o vlor d celerção resolvendo um sistem de dus funções quisquer. O grupo deverá clculr celerção do móvel, substituindo os vlores de cd um dos termos nos sistems bixo UNINOVE FGE I - 5

6 (I (II v.( t +.( t (III v.( t v.( t v.( t +.( t +.( t v.( t v.( t +.( t +.( t +.( t Após clculr o vlor d celerção pr cd um dos sistems, o grupo deverá clculr o vlor médio dest celerção e o seu respectivo desvio pdrão. I + II + III Médio σ i ( i Médio.( 7. A prtir dos ddos orgnizdos ns tbels e dos cálculos ds velociddes médis e ds celerções, há lgum movimento que pode ser clssificdo como M.R.U.V.? Justifique su respost. UNINOVE FGE I - 6