1. OBJETIVO
Estudar o Movimento Retilíneo Uniforme, e, a preparação do experimento, por
exemplo, como usar um trilho de ar e um centelhador.
2. INTRODUÇÃO / MODELO TEÓRICO
Nesse experimento estamos analisando o movimento de um carrinho, que será
caracterizado como Movimento Retilíneo Uniforme. O Movimento Retilíneo Uniforme é
caracterizado pela t rajetória retilínia e pela velocidade constante (a
em todos os momentos do movimento), o que nos dá as condições necessárias para a
realização do experimento: trajetória retilínea e ∑ ⃗
, que nos dá
A primeira
condição é alcançada já que usaremos um trilho de ar reto. Já a segunda depende de que
duas forças sejam anuladas: a força de atrito carrinho – superfície de contato, e a força de
atrito carrinho – fita. A força de atrito carrinho – superfície de contato é anulada com o uso
do trilho de ar, a segunda é anulada quando ajustamos os parafusos que produzem a
centelha de maneira que ele não enconste na fita termossensível.
Uma expressão que traduz o comportamento do corpo no M.R.U. é:
(
)
(1)
Que pode ser representada graficamente por:
Figura 1: Gráfico X x T do M.R.U.
A partir deste modelo podemos calcular a velocidade do carrinho no experimento, já
que v é o coeficiente angular da reta, temos:
X
x
T
t
(2).
Como a aceleração é nula, a velocidade instantânea em todos os pontos devem ser
iguais. A velocidade instantânea no M.R.U. é dada por:
(3).
Assim a representação gráfica de (2) é dada por:
Figura 2: Gráfico V x T do M.R.U.:
V
v
t
T
Outro conceito importante utilizado nesse experimento é o de medida direta e
medida indireta. A medida direta é um valor que pode ser encontrado apenas com o
instrumento de medição, sem depender de outras variáveis, já a medida indireta depende
de outras variáveis, no nosso caso, a medida direta seria a distância percorida pelo carrinho
em determinado espaço de tempo, e a medida indireta seria a velocidade encontra a partir
de (1) e que depende do tempo e da distância.
Outra fórmula importante é a que relaciona a frequência com o período (4). Ela será
importante para calcular o intervalo de tempo entre cada ponto da fita.
.
(4)
As incertezas experimentais deste experimento são as da distância percorrida pelo
carrinho – que neste caso é basicamente a incerteza do instrumento de medida, a régua,
que é de ± 0.1 cm), e, a dos intervalos de tempo, ou seja, a incerteza do centelhador (que é
desprezada quando comparada com a da distância). Assim a incerteza contida nas medições
das distâncias será ± 0.1 cm, e a incerteza contida no valor encontrado da velocidade média
será de ± 0.1 cm / s.
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
O uso do trilho de ar para um experimento exigem certos cudidados. A primeira
observação deve ser o nivelamento do trilho de ar, um trilho de ar desnivelado pode trazer
um erro sistemático ao experimento, já que isso alteraria a Força Peso e ela não seria mais
anulada com a Normal. Para se verificar o nivelamento do carrinho, liga-se o trilho de ar e
coloca-se o carrinho parado nele, se o carrinho se mover o trilho está desnivelado.
Um segundo cuidado é a verificação da instalação elétrica do centelhador, a má
instalação pode causar pequenos choques e/ou a queima do centelhador.
Além desses cuidados deve prestar atenção na colocação da fita termosensível. A
posição e o tamanho devem ser decididos antes. A posição deve ser a que melhor aproveitar
o movimento, e o tamanho deve ser decidido a partir da frequência do centelhador, ou seja,
a partir da quantidade de pontos que se quer ter. Para um melhor resultado teste o
movimento antes de colocar a fita.
Para a obtenção da fita utilizamos o trilho de ar na potência 3 e o centelhador na
frequência de 10 Hz (segundo (4) obeteremos um
como intervaldo de tempo
entre cada ponto). A fita foi posicionada entre 80 cm e 180 cm, pois era o intervalo de
melhor aproveitamento do experimento.
4. DADOS
Com os dados que obtivemos a partir da fita, construímos uma tabela [Tabela 1].
Tabela 1: Distância percorrida pelo carrinho em função de um intervalo de tempo
t (s)
(xi ± 0.1) cm
0.0
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
4.3
7.8
11.2
14.3
18.0
21.3
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
24.5
28.0
31.3
34.5
38.2
41.4
45.1
48.3
52.0
62.3
66.1
O único problema que tivemos na marcação da fita foi no ponto t = 1.6s, pois o
centelhador não marcou ponto nenhum.
5. ANÁLISE DOS DADOS
Para analisar se o movimento do experimento pode ser considerado M.R.U. fizemos
um gráfico da Tabela 1 [Figura 3]. Se compararmos o gráfico resultante do experimento com
o gráfico esperado [Figura 1] vemos que são muito parecidos em sua forma, já que um é
uma reta, e o outro está bem próximo disso.
6. CONCLUSÃO
O experimento foi satisfatório para estudarmos o M.R.U., já que os resultados
alcançados conferem com a teoria.