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experimento movimento retilíneo uniforme, Manuais, Projetos, Pesquisas de Física Experimental

relatório do experimento do movimento retilíneo uniforme

Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas

2023

Compartilhado em 26/04/2023

giovanna-gabrielle-6
giovanna-gabrielle-6 🇧🇷

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Mecânica 1 Experimental – 12/2022 1
Análise de um Corpo em Movimento Retilíneo Uniforme
Giovanna Gabrielle dos Santos Lima1
1Licenciatura em Física, Campus Taguatinga, Instituto Federal de Brasília.
2Tecnologia em Automação Industrial, Campus Taguatinga, Instituto Federal de Brasília.
Resumo. O experimento em questão divide-se em duas etapas diferentes, inicialmente foi
verificada a relação entre a posição e o tempo, Em seguida foi feita uma análise da velocidade
instantânea em diferentes instantes. Para realizar ambas as etapas foi utilizado um kit contendo
um carrinho, um trilho de ar retilíneo e dois sensores. De acordo com as informações
registradas, à medida que é aumentada a distância entre os sensores, o tempo médio dos instantes
também aumenta de forma proporcional. É importante destacar que tratando-se de um objeto em
MRU, a velocidade instantânea é a mesma para cada um dos instantes, isso pode ser observado
nos dados que foram obtidos a partir da observação do movimento do carrinho ao atravessar os
sensores com o tempo cronometrado.
Palavras chave: Leis de Newton, Conservação da Energia Mecânica, qualquer outro assunto
tratado no experimento (pelo menos 3). No caso desse relatório, as palavras chaves podem ser:
modelo de relatório, mecânica experimental, física experimental.
1. Introdução
O Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) consiste
em um movimento que efetua-se em trajetória reta e
com velocidade constante, isso significa que os
intervalos de tempo para uma mesma distância que
um corpo em MRU percorre são iguais. Feita a
análise teórica do assunto, o experimento realizado
tem como objetivo demonstrar através de dados e
equações o funcionamento do mesmo na prática. A
posição do objeto é estabelecida pela sua localização
em relação a um referencial. A mesma será dada por:
Sua Velocidade média pode ser calculada com a
seguinte equação:
Em que
Δ s
é a variação da distância e
Δt
é a
variação do tempo. Já a sua velocidade instantânea é a
derivada da posição em relação ao tempo, e utiliza-se
a definição de limite para chegar à equação:
2. Procedimento Experimental
Para a execução do experimento utilizou-se um kit
experimental próprio para o estudo do MRU,
composto por:
• Trilho de ar retilíneo;
• Cronômetro digital;
• Dois sensores fotoelétricos com
suporte fixador;
• Eletroímã com dois bornes;
• Chave de acionamento;
• Roldana com suporte fixador;
• Cabos de ligação com 6 pinos
banana;
• Compressor de ar com mangueira
flexível;
• Acessórios (Carrinho, massas de
teste, ...)
Inicialmente foi necessário que uma inclinação
adequada fosse atribuída ao trilho de ar para que
o atrito fosse compensado, em seguida, foram
feitas as conexões entre os sensores, o cronômetro,
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Análise de um Corpo em Movimento Retilíneo Uniforme

Giovanna Gabrielle dos Santos Lima^1

(^1) Licenciatura em Física, Campus Taguatinga, Instituto Federal de Brasília. (^2) Tecnologia em Automação Industrial, Campus Taguatinga, Instituto Federal de Brasília.

Resumo. O experimento em questão divide-se em duas etapas diferentes, inicialmente foi

verificada a relação entre a posição e o tempo, Em seguida foi feita uma análise da velocidade

instantânea em diferentes instantes. Para realizar ambas as etapas foi utilizado um kit contendo

um carrinho, um trilho de ar retilíneo e dois sensores. De acordo com as informações

registradas, à medida que é aumentada a distância entre os sensores, o tempo médio dos instantes

também aumenta de forma proporcional. É importante destacar que tratando-se de um objeto em

MRU, a velocidade instantânea é a mesma para cada um dos instantes, isso pode ser observado

nos dados que foram obtidos a partir da observação do movimento do carrinho ao atravessar os

sensores com o tempo cronometrado.

Palavras chave: Leis de Newton, Conservação da Energia Mecânica, qualquer outro assunto

tratado no experimento (pelo menos 3). No caso desse relatório, as palavras chaves podem ser:

modelo de relatório, mecânica experimental, física experimental.

1. Introdução

O Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) consiste

em um movimento que efetua-se em trajetória reta e

com velocidade constante, isso significa que os

intervalos de tempo para uma mesma distância que

um corpo em MRU percorre são iguais. Feita a

análise teórica do assunto, o experimento realizado

tem como objetivo demonstrar através de dados e

equações o funcionamento do mesmo na prática. A

posição do objeto é estabelecida pela sua localização

em relação a um referencial. A mesma será dada por:

Sua Velocidade média pode ser calculada com a

seguinte equação:

Em que Δ s é a variação da distância e Δ t é a

variação do tempo. Já a sua velocidade instantânea é a

derivada da posição em relação ao tempo, e utiliza-se

a definição de limite para chegar à equação:

2. Procedimento Experimental

Para a execução do experimento utilizou-se um kit

experimental próprio para o estudo do MRU,

composto por:

  • Trilho de ar retilíneo;
  • Cronômetro digital;
  • Dois sensores fotoelétricos com

suporte fixador;

  • Eletroímã com dois bornes;
  • Chave de acionamento;
  • Roldana com suporte fixador;
  • Cabos de ligação com 6 pinos

banana;

  • Compressor de ar com mangueira

flexível;

  • Acessórios (Carrinho, massas de

teste, ...)

Inicialmente foi necessário que uma inclinação

adequada fosse atribuída ao trilho de ar para que

o atrito fosse compensado, em seguida, foram

feitas as conexões entre os sensores, o cronômetro,

a chave de acionamento e o eletroímã

Com a montagem do equipamento completa, os

sensores S0 e S1 foram posicionados em 0,350m e

0,400m respectivamente, resultando em uma

diferença de 0,050m, posteriormente o carrinho foi

colocado sobre o trilho tal que uma de suas

extremidades fosse fixada ao pino com ímã e na outra

foi fixada uma mola. Por fim foi colocada uma régua

com 10 intervalos de 18mm acima do carrinho,

utilizada para a contagem feita pelos sensores. Para a

configuração do cronômetro digital foi pressionado o

botão “função”, selecionado "F1" e a quantidade de

sensores. Após o carrinho passar pelos sensores era

observado no cronômetro o tempo que o mesmo levou

para completar o percurso, para isso, bastava

selecionar a opção "ver" e em seguida "t".

Prontamente, com a unidade de fluxo de ar ligada

assim como o resto do sistema deu-se início ao

experimento. Ao acionar a chave, o eletroímã já

submetido à uma corrente elétrica produzindo um

campo eletromagnético que mantém o carrinho fixado

em um dos seus terminais, tem seus polos invertidos

ocasionando uma uma força de repulsão, assim, dá-se

o impulso inicial para a movimentação do carrinho.

É necessário que a chave seja pressionada até que

o carrinho passe pelo primeiro sensor, isso para que o

mesmo não seja afetado pela força de atração

resultante do eletroímã. A diferença de tempo gasto

pelo carrinho para passar pelos sensores com uma

mesma distância, em que uma das situações a chave é

segurada e a outra não, pode ser observada na tabela

1. O procedimento foi realizado 5 vezes para cada

uma das distâncias entre os sensores, as quais foram

aumentadas de 5cm em 5cm até chegar a 0.850m.

3. Resultados e Discussão

Após todas as medições serem feitas foi possível a

iniciação do processo de análise de dados, os

aplicando nas fórmulas para chegar aos seguintes

resultados:

Tabela 1

Mantendo a

chave

pressionada

até S

Soltando a

chave logo de

início

t 0,24185 s 0,29615 s

Distância

entre os

sensores

0,050m 0,050m

Ao observar a tabela 2, nota-se que a medida que a

distância entre os sensores aumentava o tempo gasto

pelo carrinho para concluir o percurso aumentava

proporcionalmente, ou seja, quanto maior a posição

entre os sensores, maior o tempo registrado.

De acordo com os dados coletados e registrados na

tabela 2 que encontra-se em anexo, é possível esboçar

um gráfico da posição em função do tempo e, com o

auxílio de programas de computador, torna-se

acessível uma verificação mais nítida do mesmo.

Gráfico 1

É perceptível a formação de um reta, o

que demonstra um bom desempenho do

experimento pois a mesma indica que o

movimento realizado pelo carrinho com

velocidade constante está de acordo com

a parte teórica do estudo. Feito isso,

também é possível calcular seus

coeficientes, para isso foi utilizado os

pontos X1 e X2 obtendo-se uma variação

∆X= 1, o que nos dá os pontos da posição

Y0,2 e Y0,4 resultando em uma variação

∆Y= 0,2. Com isso temos:

a = tg (^) α = Δ Y Δ X

Em que ∆X é a variação correspondente à

posição dos sensores S0 e S1, e ∆X é a

variação do tempo.

Tabela 2

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x

Posição 0,050m 0,100m 0,150m 0,200m 0,250m 0,300m 0,350m 0,400m 0,450m 0,500m

Erro

Experiment

al

± 0,0005 ± 0,0005 ± 0,0005 ± 0,0005 ± 0,0005 ± 0,0005 ± 0,0005 ± 0,0005 ± 0,0005 ± 0,

t(s)1 t(s)2 t(s)3 t(s)4 t(s)5 t(s)6 t(s)7 t(s)8 t(s)9 t(s)

Medida 1 00,24690 00,50545 00,76400 01,03085 01,27230 01,50030 01,72460 02,03125 02,25250 02,

Medida 2 00,24635 00,49395 00,75300 01,00490 01,25160 01,51390 01,75750 02,03125 02,26360 02,

Medida 3 00,24245 00,49950 00,75555 01,00105 01,25705 01,50830 01,75395 02,03900 02,28265 02,

Medida 4 00,24435 00,49910 00,76380 01,01590 01,25795 01,52355 01,79155 02,03725 02,26535 02,

Medida 5 00,24640 00,50420 00,77500 01,00905 01,27890 01,52565 01,77890 02,06795 02,27735 02,

média 00,24529 00,50044 00,76227 01,01235 01,26356 01,51434 01,76130 02,04134 02,26829 02,

Erro Instrumental ± 00,

± 00,

± 00,

± 00,

± 00,

± 00,

± 00,

± 00,

± 00,

± 00,

Erro Aleatório (^) ± 0,00087 (^) ± 0,00204 (^) ± 0,00386 (^) ± 0,00523 (^) ± 0,

± 0,00472^ ±

± 0,00682^ ±

±

Erro Experimental ± 0,00088^ ± 0,00205^ ± 0,00387^ ± 0,00524^ ± 0,

± 0,00473^ ±

± 0,00683^ ±

±

Tabela 3.

Posição 1 0,350m Posição 2 0,400m Posição 3 0,450m Posição 4 0,500m Posição 5 0,550m ∆t1 (s) ∆t2 (s) ∆t3 (s) ∆t4 (s) ∆t5(s) Medida 1 00, 08375 Medida 1 00,08635 Medida 1 00,08610 Medida 1 00,08750 Medida 1 00, Medida 2 00,08605 Medida 2 00,08875 Medida 2 00,08875 Medida 2 00,09015 Medida 2 00, Medida 3 00,08595 Medida 3 00,08875 Medida 3 00,08860 Medida 3 00,09020 Medida 3 00, 09105 Medida 4 00,08620 Medida 4 00,08930 Medida 4 00,08920 Medida 4 00,09055 Medida 4 00,

Vinst 0,2 m/s^ Vinst 0,2 m/s^ Vinst 0,2 m/s^ Vinst 0,2 m/s^ Vinst 0,2 m/s

  • Medida 5 00,08630 Medida 5 00,08960 Medida 5 00,08935 Medida 5 00,09075 Medida 5 00,
  • Medida 6 00,08670 Medida 6 00,08995 Medida 6 00,08975 Medida 6 00,09110 Medida 6 00,
  • Medida 7 00,08675 Medida 7 00,09035 Medida 7 00,08975 Medida 7 00,09120 Medida 7 00,
  • Medida 8 00,08700 Medida 8 00,09050 Medida 8 00,08995 Medida 8 00,09100 Medida 8 00,
  • Medida 9 00,08755 Medida 9 00,09110 Medida 9 00,09030 Medida 9 00,09160 Medida 9 00,
  • Medida 10 00,08760 Medida 10 00,09135 Medida 10 00,09055 Medida 10 00,09165 Medida 10 00,
    • Medida 1 00,08505 Medida 1 00,08470 Medida 1 00,09075 Medida 1 00,08705 Medida 1 00,
    • Medida 2 00,08730 Medida 2 00,08695 Medida 2 00,09320 Medida 2 00,08940 Medida 2 00,
    • Medida 3 00,08715 Medida 3 00,08685 Medida 3 00,09345 Medida 3 00,08960 Medida 3 00,
    • Medida 4 00,08760 Medida 4 00,08745 Medida 4 00,09400 Medida 4 00,09005 Medida 4 00,
    • Medida 5 00,08775 Medida 5 00,08760 Medida 5 00,09440 Medida 5 00,09010 Medida 5 00,
    • Medida 6 00,08820 Medida 6 00,08795 Medida 6 00,09480 Medida 6 00,09045 Medida 6 00,
    • Medida 7 00,08830 Medida 7 00,08815 Medida 7 00,09505 Medida 7 00,09055 Medida 7 00,
    • Medida 8 00,08880 Medida 8 00,08830 Medida 8 00,09520 Medida 8 00,09065 Medida 8 00,
    • Medida 9 00,08905 Medida 9 00,08880 Medida 9 00,09575 Medida 9 00,09105 Medida 9 00,
  • Medida 10 00,08920 Medida 10 00,08890 Medida 10 00,09600 Medida 10 00,09125 Medida 10 00,
    • Medida 1 00,08575 Medida 1 00,08595 Medida 1 00,09875 Medida 1 00,08735 Medida 1 00,
    • Medida 2 00,08815 Medida 2 00,08820 Medida 2 00,09010 Medida 2 00,08970 Medida 2 00,
    • Medida 3 00,08795 Medida 3 00,08815 Medida 3 00,09000 Medida 3 00,08965 Medida 3 00,
    • Medida 4 00,08835 Medida 4 00,08895 Medida 4 00,09055 Medida 4 00,09015 Medida 4 00,
    • Medida 5 00,08850 Medida 5 00,08910 Medida 5 00,09075 Medida 5 00,0930 Medida 5 00,
    • Medida 6 00,08870 Medida 6 00,08935 Medida 6 00,09100 Medida 6 00,09045 Medida 6 00,
    • Medida 7 00,08920s Medida 7 00,08985 Medida 7 00,09120 Medida 7 00,09060 Medida 7 00,
    • Medida 8 00,08920 Medida 8 00,09000 Medida 8 00,09115 Medida 8 00,09075 Medida 8 00,
    • Medida 9 00,08995 Medida 9 00,09045 Medida 9 00,09165 Medida 9 00,09125 Medida 9 00,
  • Medida 10 00,0900 Medida 10 00,09070 Medida 10 00,09175 Medida 10 00,09130 Medida 10 00, - Média 00,08920 Média 00,08874 Média 00,09175 Média 00,09033 Média 00, - ∆t1 ∆t2 ∆t3 ∆t4 ∆t
    • Medida 1 00,08880 Medida 1 00,08785 Medida 1 00,09034 Medida 1 00,08905 Medida 1 00,
    • Medida 2 00,09085 Medida 2 00,09000 Medida 2 00,09305 Medida 2 00,09130 Medida 2 00,
    • Medida 3 00,09115 Medida 3 00,09015 Medida 3 00,09295 Medida 3 00,09130 Medida 3 00,
    • Medida 4 00,09115 Medida 4 00,09065 Medida 4 00,09320 Medida 4 00,09150 Medida 4 00,
    • Medida 5 00,09195 Medida 5 00,09075 Medida 5 00,09330 Medida 5 00,09160 Medida 5 00,
    • Medida 6 00,09225 Medida 6 00,09096 Medida 6 00,09365 Medida 6 00,09160 Medida 6 00,
    • Medida 7 00,09245 Medida 7 00,09100 Medida 7 00,09355 Medida 7 00,09155 Medida 7 00,
    • Medida 8 00,09295 Medida 8 00,91250 Medida 8 00,09140 Medida 8 00,09150 Medida 8 00,
    • Medida 9 00,09320 Medida 9 00,09140 Medida 9 00,09350 Medida 9 00,09175 Medida 9 00,
  • Medida 10 00,09330 Medida 10 00,09135 Medida 10 00,09380 Medida 10 00,09160 Medida 10 00,
    • Medida 1 00,09265 Medida 1 00,08810 Medida 1 00,08860 Medida 1 00,09105 Medida 1 00,
    • Medida 2 00,09495 Medida 2 00,09050 Medida 2 00,09115 Medida 2 00,09350 Medida 2 00,
    • Medida 3 00,09520 Medida 3 00,09060 Medida 3 00,09125 Medida 3 00,09355 Medida 3 00,
    • Medida 4 00,09565 Medida 4 00,09090 Medida 4 00,09120 Medida 4 00,09375 Medida 4 00,
    • Medida 5 00,09585 Medida 5 00,09105 Medida 5 00,0917S Medida 5 00,09385 Medida 5 00,
    • Medida 6 00,09630 Medida 6 00,09150 Medida 6 00,09220 Medida 6 00,09395 Medida 6 00,
    • Medida 7 00,09650 Medida 7 00,09160 Medida 7 00,0,9220 Medida 7 00,09405 Medida 7 00,
    • Medida 8 00,09680 Medida 8 00,09140 Medida 8 00,09225 Medida 8 00,09385 Medida 8 00,
    • Medida 9 00,09720 Medida 9 00,09190 Medida 9 00,09265 Medida 9 00,09425 Medida 9 00,
  • Medida 10 00,09725 Medida 10 00,09200 Medida 10 00,09255 Medida 10 00,09405 Medida 10 00,
    • Medida 1 00,09000 Medida 1 00,08765 Medida 1 00,09115 Medida 1 00,09010 Medida 1 00,
    • Medida 2 00,09240 Medida 2 00,09005 Medida 2 00,09360 Medida 2 00,09250 Medida 2 00,
    • Medida 3 00,09260 Medida 3 00,09020 Medida 3 00,09390 Medida 3 00,09225 Medida 3 00,
    • Medida 4 00,09295 Medida 4 00,09065 Medida 4 00,09425 Medida 4 00,09260 Medida 4 00,
    • Medida 5 00,09310 Medida 5 00,0 9070 Medida 5 00,09445 Medida 5 00,09260 Medida 5 00,
    • Medida 6 00,09350 Medida 6 00,0 9715 Medida 6 00,09470 Medida 6 00,09255 Medida 6 00,
    • Medida 7 00,09375 Medida 7 00,09770 Medida 7 00,09465 Medida 7 00,09255 Medida 7 00,
    • Medida 8 00,09390 Medida 8 00,09120 Medida 8 00,09485 Medida 8 00,09240 Medida 8 00,
    • Medida 9 00,09430 Medida 9 00,09150 Medida 9 00,09525 Medida 9 00,09270 Medida 9 00,
  • Medida 10 00,09435 Medida 10 00,09150 Medida 10 00,09520 Medida 10 00,09250 Medida 10 00, - Média 00,09357 Média 00,12262 Média 00,09295 Média 00,09237 Média 00,