Faculdade de Tecnologia de Mogi Mirim Arthur de Azevedo Roteiro para prática experimental EXPERIMENTO 6 Estudo da cinemática linear com o trilho de ar Disciplina: Física Experimental GRUPO DE TRABALHO: Estudante 1 (nome e R.A.) Estudante 2 (nome e R.A.) Estudante 3 (nome e R.A.) Estudante 4 (nome e R.A.) Agosto/2014 1
EXPERIMENTO 6 ESTUDO DA CINEMÁTICA LINEAR COM O TRILHO DE AR 1 Objetivos deste experimento: O objetivo deste experimento é estudar o movimento unidimensional acelerado de uma partícula e determinar a gravidade local através da descida, sem atrito, de um móvel sobre o trilho de ar 2 Materiais i) Trilho de ar ii) Cronômetro acionado e desligado por fotocélulas iv) Trena, régua v) Medidor de inclinação vi) Compressor de ar (ou aspirador de pó, que será ligado inversamente) 3 Procedimentos experimentais Monte o esquema experimental como apresentado na Figura-1. Fixe uma das fotocélulas, a de acionamento, no ponto A. A foto fotocélula de desligamento deverá ser fixada no ponto B. A posição da fotocélula de desligamento será alterada neste experimento. Inicialmente a uma distância de d=10cm de A. Figura-1: Esquema de montagem experimental do trilho de ar 2
Confira se o cronometro está sendo acionando e desligado automaticamente. Para executar este teste simplesmente passe a mão na foto célula de ligamento e posteriormente na de desligamento. Meça a inclinação do trilho de ar com o medidor de inclinação. Antes, porém, faça sua calibração para zero grau, com o medidor de inclinação sobre a bancada. Ajuste o pivô do suporte do trilho de ar, para que o trilho fico com inclinação entre 2 o e 5 o. Aproxime ao máximo o carrinho da fotocélula de acionamento sem que o cronômetro inicie a contagem. Este procedimento é feito para garantir que v o =0 Ligue o compressor de ar, de modo que o carrinho fique flutuando sobre o trilho de ar. Abandone o carrinho do ponto mais próximo possível da fotocélula em A, e anote o tempo para que o carrinho vá de A até B. Este tempo é mostrado no cronômetro. Meça a distância de A até B, e ordene os dados na Tabela 1. Repita o experimento para pelo menos 6 distâncias diferentes entre a fotocélula A e B. X(A B) (cm) Tempo (s) Tempo 2 (s 2 ) Inclinação do trilho de ar = 4 Análise experimental No papel milimetrado construa um gráfico de (t x(t)). 3
Grafico- 1: Gráfico do espaço como função do tempo. 4
A partir deste gráfico, pode-se afirmar que a dependência da posição é linear com a evolução temporal (ou seja, com o tempo de descida)? RESPOSTA: Em outra folha de papel milimetrado construa um gráfico de t 2 x(t). 5
Grafico- 2: Gráfico do espaço como função do tempo ao quadrado. 6
A partir deste gráfico, pode-se afirmar que a dependência da posição é depende do quadrado do tempo de descida? Em caso afirmativo, qual é o coeficiente linear a da reta que melhor se ajusta aos dados experimentais? RESPOSTAS: Para se fazer uma analise experimental quantitativa, considere a equação de movimento para um móvel que desce um pano sem atrito é dada pla equação 1: x(t)=x o +v o t+(1/2)gsen( )t 2. (1) equação 2: No caso de se consider o ponto A= x o =0 e v o =0, a equação reduz-se a x(t)=(1/2)gsen( )t 2, (2) e desta forma uma variação x(t), está associada uma variação t 2. Portanto podemos escrever a seguinte equação para g:. (3) Note que é o coeficiente linear da reta no gráfico t 2 x(t). Então, ajuste uma reta que você considera que melhor se ajusta ao gráfico-2 e escola dois pares ordenados pertencentes à reta (não pares de pontos experimentais. O valor da gravidade local será dado por ( ). (4) 7
Perguntas: 1) Qual é valor experimental obtido para g? RESPOSTA: 2) Considerando que a aceleração gravitacional tem o valor experimental de 9,81m/s, calcule o e desvio percentual (D%) entre o valor obtido e o valor teórico através da fórmula?. (5) 3) Considerando que a equação para a velocidade do movimento retilíneo acelerado é dada por:, (6) É possível determinar completamente o movimento do carrinho a cada instante (ou seja, sua posição e velocidade)? RESPOSTA: 8