Fisica experimental mru

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Roteiro do Experimento: Movimento Retilíneo e Uniforme (MRU)
5.1 Objetivos Gerais
Ao final deste experimento o aprendiz deverá ser capaz de • Estudar as características físicas do movimento retilíneo uniforme (MRU) e de suas equações matemáticas; • Compreender o funcionamento de um trilho de colchão de ar; • Observar e caracterizar o movimento retilíneo uniforme em um objeto móvel; •Determinar distâncias e tempos através de régua e cronômetro; • Determinação da velocidade média de um móvel através de medições de deslocamentos e intervalos de tempo; • Verificar que a velocidade média para deslocamentos iguais é igual à velocidade média para deslocamentos não iguais, para um móvel com movimento retilíneo e uniforme.

5.2

Material Necessário

• Trilho de colchão de ar; • Carro demassa m adequada ao experimento; 36

ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE ESTADO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA

• Régua ou trena; • Cronômetro ou similar; • Papel milimetrado (e papel log-log, se necessário).

5.3

Introdução

� Pela 2ª lei de Newton [1, 2, 3], a força F resultante que atuasobre um corpo com massa m ˆ 0 cuja aceleração é nula � = 0ˆ + 0ˆ + 0k ≡ � será a ı  d� p d� v � =m = m� 0 F = dt dt ou dvx dvy dvz = 0, = 0, = 0. dt dt dt Cuja solução é a família de soluções a um parâmetro vx (t) = vx0 = vx (0) = vy (t) = vy0 vz (t) = vz0 ∆x ∆t ∆y = vy (0) = ∆t ∆z = vz (0) = ∆t (5.1)

(5.2)

(5.3) (5.4) (5.5)

em que vx0 , vy0 e vz0 são velocidades constantes1 . Assim aequação horária das posições fica x (t) = x0 + vx0 t y (t) = y0 + vy0 t z (t) = z0 + vz0 t (5.6) (5.7) (5.8)

na qual x0 , y0 e z0 é a posição inicial do móvel no instante t = 0 s. Estas são as equações de movimento que descrevem um objeto cobrindo distâncias iguais em tempos iguais, ou mais genericamente, distâncias proporcionais em tempos proporcionais. Num movimento unidimensional usaremos anotação s(t) indicando as posições ao longo de um caminho (retilíneo) em função dos instantes que o móvel passa por esses pontos, tal que s (t) = s0 + v0 t com v (t) = v0 .
1

(5.9) (5.10)

O termo constante se refere à invariância temporal, enquanto o termo uniforme se refere a valores iguais em todos os pontos do espaço considerados, a invariância espacial. Avenida dos Ingás, 3001 – Centro –CEP: 78.550-000 – Sinop – MT. Tel./FAX: (66) 3511 2125 – Cx. Postal: 680 E-mail: sggranja@unemat-net.br 37 de 64

ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE ESTADO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA

Figura 5.1: Disposição dos sensores: espaços iguais entre os sensores de passagem.

5.4

ProcedimentoExperimental

1. Inicialmente, entenda, de uma maneira geral, o funcionamento do equipamento utilizado neste experimento, ou seja, o trilho de colchão de ar e o cronômetro digital. Somente após esta etapa comece a realização do experimento. 2. Verifique se o trilho de colchão de ar está convenientemente na posição horizontal, de forma que, se colocarmos o carro inicialmente em repouso sobre ele,este deve permanecer em repouso e não com aceleração em algum sentido.

5.4.1

Deslocamentos Iguais

1. Coloque o carro do trilho colchão de ar em movimento, imprimindo-lhe um impulso inicial (v0 �= 0 m/s e de valor indeterminado), verifique o comportamento do mesmo com relação ao atrito entre o mesmo e o trilho. 2. Distribua os sensores do cronômetro como na Figura (6.1), adotando s0 = 0 mm et0 = 0 s. Meça e ajuste cada deslocamento ∆si = si − si−1 , com i = 1, 2, . . . , n, de forma uniforme ao longo do trilho de ar, ou seja, ∆si = ∆sj para i �= j. 3. Ligue o cronômetro e coloque o carro em movimento retilíneo, através de um impulso inicial, assim temos e v0 �= 0 m/s, mas de valor indeterminado. 4. Meça o tempo que o carro leva para se deslocar entre os pontos definidos pelas...
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