Ministério da Educação
Universidade Federal do Pampa
Campus Alegrete / Laboratório de Física
Título: MRUA – Móvel com haste ativadora, sensores e canaleta de papelão
1.
Objetivos gerais:
Caracterizar o MRUA;
Comparar o MRUA com o movimento de queda livre;
Concluir que a aceleração é função do ângulo de inclinação da rampa;
Concluir que a queda livre é um caso particular do MRUA;
Utilizar conhecimentos da equação horária para determinar a posição ocupada por um móvel em relação ao tempo;
Traçar os diferentes gráficos das variáveis do MRUA e interpretá-los;
Utilizar os conhecimentos adquiridos, identificando, formulando, equacionando e resolvendo problemas que possam
acontecer na vida prática, relativos à cinemática do ponto material.
2.
Fundamentação Teórica
Sendo a aceleração constante, podem-se escrever as equações abaixo que descrevem o movimento:
amed = (v – vo) / (t – to)
Sendo a aceleração constante podemos chamá-la “a” e escrever:
v = vo + a.t
Lembrando que:
vmed = (x – xo) / (t – to) e
vmed = (vf + vo) / 2
Podemos escrever:
(x – xo) / t = (v + vo) / 2
Substituindo “v” pela equação obtida anteriormente, chega-se a:
1
x = xo + vo .t + a.t 2
2
Substituindo o tempo na primeira equação pela relação obtida em função da velocidade média:
(x – xo) / t = (v + vo) / 2
2.∆x / t = v + vo
t = 2.∆x / (v + vo)
Chega-se a:
v 2 = vo2 + 2a ( x − xo )
3. Material necessário
01 colchão de ar, 01 carro com seis pinos (carro 1), 01 suporte com mola, massas acopláveis de 50 g, 01 unidade
geradora de fluxo, 01 mangueira com conexões rápidas, 01 cronômetro micro controlado, 01 suporte M3 com ímã, 01 bobina e
suporte, 01 haste ativadora, 01 sensor fotoelétrico, 01 cronômetro, 01 canaleta de papelão, 01 transferidor, 01 esfera metálica e
01 trena.
4. Montagem:
Execute a montagem para MRUA.
Ligue a chave geral do cronômetro e teste o sistema impulsionando o carro eletromagneticamente. A impulsão fará o
móvel se deslocar sobre os trilhos, fazendo a cerca da régua ou a haste acionar o sensor do cronômetro.
5. Procedimentos para o experimento com o colchão de ar
5.1. Coloque o carro com as massas de determinadas para o seu grupo.
5.2. Ajuste o ângulo do braço metálico para o grau determinado para seu grupo.
5.3. Alinhando a parte traseira do móvel sobre a marca dos 50 mm, a sombra da haste ativadora do carro ficar sobre a
fotocélula do sensor 1, logo, a posição inicial xo da traseira do móvel será:
Xo = 50 mm = _______.10-3 m
5.4. Sabendo que os módulos das posições x0, x1, ...x4 devem estar afastadas de 200mm entre si, determine estas posições
sobre a escala:
Xo (m)
X1 (m)
X2 (m)
X3 (m)
X4 (m)
0
5.5. Determine o módulo do deslocamento que o móvel sofrerá, para ir da posição xo até x1.
∆xo ,1 = ___________ m
Campus Alegrete- unipampa, Avenida Tiaraju, 810- , fone: (55) 34261052
CEP: 97546-550 - Ibirapuitã-Alegrete,RS.
http://www.ufp.edu.br/alegrete/
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5.6. Procedendo de maneira análoga, sendo xo = 0, complete a Tabela 1.
Módulo da
Módulo da
posição inicial (m)
posição final (m)
Xo = 0
X1
X1
X2
X2
X3
X3
X4
X4
X5
Módulo do
deslocamento (m)
X1 – Xo =
X2 – X1=
X3 – X2=
X4 – X3=
X5 – X4=
5.7. Prepare o cronômetro, dispare o móvel da posição xo e cronometre o tempo
∆to ,1 para o móvel ir de xo a x1.
∆to ,1 = ____________s, para um deslocamento ∆xo ,1 = ______m. Qual o significado físico da razão ( ∆xo ,1 / ∆to ,1 )?
5.8. Com o sensor 2 na marca dos 200mm, determine o
∆to,2 que o móvel levará para se deslocar da posição xo até x2.
∆to,2 = ____________s, para um deslocamento ∆xo,2 = ______m.
5.9. Determine os intervalos de tempo, ∆tn ,m , para cada valor de deslocamento, ∆xn ,m , montando um quadro ou
tabela.
5.10. Faça o gráfico vm versus t, considerando o instante inicial a zero.
5.11. Classifique o movimento estudado em função da trajetória e do comportamento das velocidades médias obtidas.
5.12. Observe que a análise dos dados obtidos, apenas permite dizer que o móvel executou um movimento retilíneo com
velocidade média variando de um intervalo para outro. Isto acontecendo, implica que o móvel, além da trajetória
retilínea, sofre uma variação na velocidade.
Sempre que as características do vetor velocidade variar, você pode afirmar que o movimento é acelerado. Um movimento
acelerado pode ter a velocidade variando tanto em módulo (valor) como na direção e /ou no sentido.
5.13. Como é denominada a grandeza que informa de quanto varia a velocidade do móvel na unidade de tempo?
5.14. A aceleração “a” nos informa esta variação e é definida, matematicamente, pela expressão:
a=
∆v
∆t
Analisando, dimensionalmente, a expressão acima, indique a unidade de aceleração no SI.
Lembre que definir xo= zero, não altera os ∆x , nem os ∆t , sofridos pelo móvel nos respectivos intervalos.
Conseqüentemente, as velocidade adquiridas pelo móvel nos diversos pontos da trajetória real seguem as mesmas.
5.15. Considerando a posição inicial xo= zero e o instante inicial do experimento como zero, monte uma tabela, indicando o
tempo acumulado para cada uma das posições xo,x1, x2, x3, x4.
5.16. Com os dados da tabela montada, construa o gráfico posição (x) versus tempo (t) deste movimento.
5.17. Como é denominado este tipo de curva? Verifique o que acontece com a velocidade, à medida que o tempo passa.
5.18. Com os dados obtidos escreva as velocidades para cada instante de tempo.
5.19. Compare os gráficos obtidos em seu experimento com as curvas teóricas obtidas com a aceleração constante g.senӨ,
xo = 0 e vo = 0.
5.20. Qual o significado físico da área do gráfico v versus t?
6. Procedimentos para o experimento com a canaleta de papelão
6.1 Posicione a esfera metálica na posição xo da canaleta.
6.2 Solte o cronômetro no mesmo instante em que libera a esfera.
6.3 Marque o tempo que a esfera metálica leva para percorrer 50cm. Usando a função posição para o MRUA encontre a
aceleração para o movimento.
6.4 Usando agora seus conhecimentos de trigonometria, use a trena para calcular o ângulo de inclinação da canaleta.
6.5 Compare o valor da aceleração obtido com a aceleração teórica do movimento em um plano inclinado.
6.6 Usando as equações do MRUA trace os gráficos de posição, velocidade e aceleração versus tempo.
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