Relatorio fisica geral i - EXPERIMENTO COM TRILHO DE AR
Lucas Júnior | comentários
Adriano Monteiro Ribeiro Juan Marcel Barros Maciel Lucas Silva Santos Júnior
Marcello Marciel Lima da Silva
Maurício Souza dos Santos Tiago Figueira Araújo
Relatório entregue ao Curso de Engenharia Ambiental, para a obtenção de nota parcial na disciplina Física Geral I.
Orientação: Prof. Msc Carlos Henrique Abreu
Figura 1: Trilho de ar utilizado no experimento 7
Figura 2: Desenho esquemático de um aparelho de trilho de ar (Fonte:Ebah) 8
Figura 3: Da esquerda para direita: sensor de no4 e cronômetro 8
Figura 4: Variações da velocidade média em relação ao número de voltas 1
Figura 5: Variações da velocidade média em relação ao número de voltas 1
Figura 6: Variações da energia em relação ao número de voltas 12
Tabela 1: Valores obtidos de velocidade média, aceleração e trabalho após o uso das expressões matemáticas correspondentes. ................................................. 10
2.1Geral 6
2.2 Específicos 6
3. MATERIAIS E MÉTODOS 7
3.1 Procedimento experimental 7
3.2 Tabulação dos dados 9
3.3 Tratamento dos dados 9
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 10
4.1 Velocidade Média 10
4.2 Aceleração e desaceleração 1
4.3 Energia 12
SUMÁRIO 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 14
Na natureza podemos observar que tudo nela se move, não só os animais que geram seus próprios movimentos, mas também os vegetais e minerais movidos pelo vento e água, as folhas e os galhos das árvores, as pedras que rolam nos leitos dos rios, os grãos de areia nos desertos e praias (TISCHLER, 2010). Defíne-se movimento como sendo a mudança da posição de um corpo em relação a um determinado referencial.
O conceito de movimento, bem como a sua analise é indispensavelmente importantíssima para a ciência. Principalmente para a física, o ideal é compreender o movimento em si. A parte da física que estuda o movimento é chamada de Cinemática.
O presente relatório visa como objetivo explanar sobre um experimento realizado em laboratório utilizando um aparelho conhecido como "trilho de ar", onde tal experimento buscava compreender os fenômenos de velocidade média, aceleração e energia em um sistema sem atrito.
Observar e estudar o movimento de um corpo em condições que se aproximam de um sistema sem atrito.
Averiguar a variação do movimento em determinados intervalos de tempo;
Determinar a velocidade média;
Encontrar a desalereção;
Calcular o trabalho;
Foi utilizado para este experimento um aparelho chamado comumente de trilho de ar (figura 1) do Cidepe da Universidade do Estado do Amapá. Este aparelho é utilizado para o estudo dos principais fundamentos da Mecânica e das Leis que os relacionam: velocidade; movimento retilíneo uniforme; massa e aceleração; movimento retilíneo uniformemente acelerado (movimento acelerado e movimento retardado); condições de equilíbrio numa rampa; impulsão; quantidade de movimento; conservação da quantidade de movimento linear; colisões elásticas e inelásticas.
Figura 1: Trilho de ar utilizado no experimento.
O aparelho é formado basicamente por um trilho que consiste de um tubo de forma triangular, oco por dentro e com diversos orifícios em suas faces superiores, em cima do qual o carrinho realizará seu movimento. O carrinho por sua vez consiste da união de três placas de alumínio unidas por um lado comum, de modo que sua base seja perfeitamente encaixada na base do trilho. O trilho é concectado a um gerador de fluxo de ar ligado a uma das suas extremidades por uma mangueira, esta sendo responsável por proporcionar um jato de ar contínuo; esse ar, ao sair pelos orifícios, cria uma espécie de "colchão de ar", reduzindo consideravelmente o contato entre o planador e a superfície do trilho e, conseqüentemente, o atrito existente entre o carrinho e o trilho deixa de existir (Figura 2).
Figura 2: Desenho esquemático de um aparelho de trilho de ar (Fonte:Ebah)
O aparelho contém diversos sensores que captam a passagem de um determinado ponto do carrinho e o registram no cronômetro digital (figura 3) (neste experimento foi utilizado o sensor de número 4, o trilho de ar media 1 metro de extensão no total).
Figura 3: Da esquerda para direita: sensor de no4 (em vermelho) e cronômetro.
Neste experimento foram executadas 10 voltas, considerou-se uma volta quando o carrinho passava pela primeira vez pelo o sensor de número 4 (este se localizada no marco de 0,5 metros) e acionava o cronômetro (neste caso foi desprezado o percurso antes de atingir o sensor no primeiro movimento).
Os dados registrados no cronômetro foram transcritos no programa microsoft excel® versão 2016, onde posteriormente foi utilizado para a confecção de gráficos para melhor representar os resultados. Para cada grandeza e energia foram utilizadas as medidas padrões do sistema internacional de medidas (SI).
Velocidade Média m/s
Aceleração m/s2 Energia J (joule)
Para determinar os valores de velocidade média, desalereção e trabalho, foram utilizadas as seguintes fórmulas matemáticas:
Aceleração média: Trabalho:
Onde: V: Velocidade Média
:Varaiação do espaço percorrido
: Varaiação do tempo gasto
Onde: Vf: Velocidade final Vo:Velocidade inicial t: tempo gasto
Onde: K: energia cinética M: massa Vf: Velocidade final Vi:Velocidade inicial
Após a tabulação e o emprego das fórmulas matemáticas necessárias, foram obtidos os seguintes resultados, conforme mostrado na tabela 01:
Tabela 1: Valores obtidos de velocidade média, aceleração e trabalho após o uso das expressões matemáticas correspondentes.
4.1 Velocidade Média
Conforme o observado na figura 4, a valocidade média possuiu uma variação considerável, possuindo momentos de aumento e momentos de queda. Vale ressaltar que o aparelho não está imune a ação de outras forças como por exemplo a inclinação do plano onde se encontra. Durante o experimento foi colocado um pequeno nível discóide na parte central do trilho para verificar a inclinação do aparelho, contudo, tal medida de cautela não é totalmente eficaz, sendo correto o uso de níveis de cantoneira como medida complementar para garantir nenhuma inclinação. Posteriormente foi comprovado que o aparelho não estava perfeitamente alinhado na posição horizontal, apresentando assim pequenas inclinações.
Figura 4: Variações da velocidade média em relação ao número de voltas.
O gráfico acima também demonstra que com a passagem do tempo a velocidade tem tendência a diminuir, teoricamente sem a presença de atrito e sem influência de qualquer inclinação tanto a velocidade como a aceleração se manteriam constantes.
4.2 Aceleração e desaceleração
Assim como a velocidade média os valores de aceleração (Figura 4) e desacelereação foram notáveis, com a influência eminente do plano e da resistência do ar (neste caso foi considerado a resistência do ar por mais mínima que fosse). A inclinação do aparelho influênciava diretamente a ida e vinda do carrinho e consequêntemente na aceleração.
Figura 5: Variações da velocidade média em relação ao número de voltas
O ápice da aceleração é no primeiro movimento, isto ocorre devido a força aplicada na mola do pistão do aoarelho que dá início ao movimento, incluindo a resistência do ar e da inclinação a acelereção tendeu a diminuir com o passar tempo.
O energia sofreu influência (figura 6) não somente do plano e da resistência do ar, mas, como também pela dissipação de energia, esta causada devido as duas molas nas extremidades do trilho, com a dissipação de energia, a inclinação do plano e a resistência do ar, com o passar do tempo o movimento do carrinho passou a ser nulo.
Figura 6: Variações da energia em relação ao número de voltas
Em pequenas distâncias, podemos obter várias informações em aulas práticas sobre a velocidade e aceleração, em um determinado instante.
Dificilmente podemos reproduzir um sistema perfeito sem a presença de outras forças fora do foco de estudo.
Que velocidade, aceleração e energia são facilmente influênciadas pelo meio.
SAMPAIO, JOSÉ LUIZ. FÍSICA. 2 ED. SÃO PAULO. ATUAL, 2005.
TISCHLER.L.,L.,Movimentos Retilíneos: MRU e MRUV. Universidade de Uberaba. 2010.
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