Laboratorio de Física I - EAD- UESC 2011
Equipe: 1. Nome: ....................................................................................................
2. Nome: ....................................................................................................
3. Nome: ....................................................................................................
Pólo: ....................................................................................................
Data: ....................................................................................................
Experiência 1: CANHÃO DE BORRACHINHA
Relatório Programado: Guia para tomada e análise de dados
Prazo: 1 semana
Visto
.....................
1. Introdução
O presente experimento pertence ao estudo realizado pelo grupo de ensino de Física do
Depto de Física da UNESP, Campus de Baurú, para o projeto “Experimentos de Física
para o ensino médio e fundamental com materiais do dia-a-dia.” [1].
O Princípio da Conservação do Movimento Linear diz que "todo sistema sempre conserva
constante a sua quantidade de movimento linear", esta podendo ser inicialmente nula ou
não. Neste experimento, o sistema considerado é todo o conjunto da base que sustenta o
"canhão" mais os lápis de rolagem, para o qual a quantidade de movimento linear inicial é
nula.
2. Objetivos
Mostrar que num sistema onde inicialmente não existe movimento nenhum e então 2 partes
diferentes do sistema começam a se movimentar, existe uma compensação deixando o
momento inicial do sistema com seu valor nulo. O que acontece é que os movimentos
ocorrem na mesma direção, porém em sentidos opostos.
3. Preparação (3.0)
Usando a Ref.[1] temos que:
“O experimento consiste em construir um sistema muito similar a um canhão real. Uma
borrachinha de dinheiro é disposta sobre a base de madeira como se fosse uma atiradeira
que está prestes a impulsionar o projétil (veja a figura abaixo). A linha de costura e o palito
de fósforo servem para disparar o "tiro" com a menor interferência possível. Depois de
armado o sistema, dispara-se o "tiro" simplesmente queimando a linha que mantém a
borrachinha esticada. O que se observa é que enquanto o projétil é lançado num sentido, o
resto do sistema se move noutro sentido, ou seja, recua. A idéia é a de explorar a
compensação de quantidades de movimentos bastante visível que ocorre neste
experimento. O projétil, mais leve, se desloca com velocidade maior; o resto do sistema,
mais pesado, se desloca noutro sentido com velocidade menor.
1
Tabela do Material
Ítem
Observações
Uma tábua leve Pode ser, por exemplo, obtida de uma caixa de uva, da parte da madeira
de 15x10 cm
mais fina que a compõe.
Três parafusos
ou pregos
pequenos
Um elático de
dinheiro
Linha de
costura
Fósforos
Projétil
Pode ser qualquer coisa passível de ser atirada pela borracha: um
apontador de lápis, uma borracha de apagar lápis, dessas que têm uma
capa plástica de proteção (só a borracha ofereceria muito atrito), etc....
Lápis
A quantidade deve ser tal que permita a base de madeira se deslocar por
toda a distância que esta conseguir se mover após o tiro. Algo como uma
dúzia ou mais deve resolver.
Montagem

Prepare a madeira, de forma que ela fique a mais lisa possível, retirando todas as
farpas e possíveis defeitos.

Numa das bordas de menor largura fixe dois parafusos nos cantos da placa, e no
centro da borda oposta, o outro parafuso.

Passe cada uma das pontas da borrachinha pelos parafusos da extremidade que
contém dois parafusos.

Amarre no centro do elástico um pedaço de linha.

Puxando a borrachinha pela linha, estique-a na direção do parafuso que está no
centro da outra extremidade, e enrole a linha nele, para que fique preso e esticado.
Não encoste a borrachinha no parafuso deixe uma folga de mais ou menos um
centímetro.

Coloque algo que sirva de projétil dentro do vértice em V formado pela
borrachinha esticada.

Coloque os lápis sobre a mesa, um paralelo ao outro formando uma espécie de
caminho por onde o canhão deverá se deslocar após o tiro.

Coloque o conjunto já montado sobre a esteira de lápis, e com o fósforo queime a
linha, sem que o palito ou você encoste no experimento.
Comentários

O peso do canhão é importante para se observar um bom recuo. Portanto, escolha
bem a madeira que vai servir de base para o canhão.
2
Figura 1: Esquema Geral de Montagem.
4. Fundamentação teórica
Nosso sistema físico está constituído por uma borracha de massa conhecida m (a medir),
uma base móvel de massa desconhecida M. O momento inicial do sistema com seu valor
nulo (Pi=0). Depois de ter queimado o fio, temos os que os movimentos ocorrem na mesma
direção, porém em sentidos opostos. A massa m vai se deslocar para a esquerda com
velocidade -v, e a base vai se deslocar para a direita com velocidade V, conforme o sistema
de referência da Fig. (2). Usando o principio de conservação do momento linear, temos:


Pf  Pi  0,


p BALA  PCANHÃO  0,


 m.v  M .V  0,


m.v  M .V ,
(1)
O movimento é efetuado num só direção* (em x, por exemplo) e a equação (1) resulta:
mv  MV .
(2)
Podemos supor que as velocidades v e V correspondem as velocidades médias nos
x
X
, eV
. Finalmente, da equação (2)
intervalos de tempo t e T, ou seja v 
t
T
resulta:
*O movimento na realidade é bidimensional (x,y) e corresponde a um lançamento oblíquo.
3
x
X
M
,
t
T
 x



m   t
  M,
X 


T 

m
(3)
Aqui x e X correspondem aos deslocamentos indicados na Figura (2) e os intervalos de
tempo t e T.
Figura 2: Esquema da situação antes e depois do lançamento.
Objetivo: Com a equação (3) vamos obter um valor teórico para a massa Mth da base
usando as medidas de cumprimento (x,X ) e tempos (t,T). Deve-se estimar as
velocidades:
x
X
v
, eV 
.
t
T
O valor teórico Mth poderá ser comparado com uma medição direta da massa M numa
balança de precisão.
4
5. Preparação
Trata-se de medidas direitas de comprimento, tempo, e peso. Usaremos o Sistema
Internacional de Unidades (S.I.) para as medidas. Dependendo do tamanho da peça
(projétil) e da distância percorrida, usaremos o centímetro cm ou milímetro mm, grama gr
para a massa, e segundos s para os tempos. Os alunos deveram prover uma trena para
medir as distâncias e um par de cronômetros para medir os tempos (t,T).
Serão realizados 10 lançamentos do projétil medindo em cada um deles os comprimentos
(x,X ) e tempos (t,T) .
#
(2,0) Resuma na Tabela 1.1, os valores obtidos para (x,X ) e (t,T) para
lançamentos da massa m.
Tabela 1
x
v
V
t
X
T
(cm)
(cm/s)
(cm/s)
(s)
(cm)
(s)
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
(3,0) Calcule a massa Mth usando as medidas para (x,X ) e (t,T). Anote estes valores
na Tabela 1.Estime uma média para a massa Mth e calcule a incerteza. Explicite as
fórmulas utilizadas e os cálculos necessários no quadro abaixo.
5
Mth
(g)
(2.0) Com uma balança, pese a massa da base utilizada para o experimento Mexp. Compare
o valor medido com o valor estimado do experimento realizado Mth. Anote os resultados
obtidos na Tabela 2.
Tabela 2
Mth (gr)
Mth (gr)
M exp
Que vocês podem concluir das comparações realizadas na Tabela 2?
6. Sugestão
Montem os seus experimentos em casa e testem como mostrado na vídeo aula para
não perderem muito tempo montando o experimento na aula.
7. Referências bibliográficas
1] Experimentos de física para o ensino médio e fundamental com Materiais do dia-a-dia,
Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Campus de Baurú, UNESP,
http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/; "Experimentos de Física para o Ensino
Médio com materiais do dia-a-dia", Welber Gianini Quirino e F.C. Lavarda.
[2] Teoria de erros: Conceitos básicos e aplicações, A.R. Samana e D. Sande, EAD,
UESC, Ilhéus-BA, 2010.
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