Centro de Engenharias e Ciências Exatas

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Universidade Estadual do Oeste do Paraná - Unioeste

Centro de Engenharias e Ciências Exatas - CECE

Disciplina: Física Experimental

Docente: prof. David Velasco Villamizar

Discentes: Anderson Nogueira; Lukas E. Carvalho; Kely Gazola

Plano Inclinado

Toledo – PR

2024

Introdução

A análise de corpos em planos inclinados representa um aspecto fundamental da física, onde a compreensão das forças envolvidas e sua interação é essencial para desvendar os fenômenos observados. Neste relatório, exploraremos os princípios subjacentes aos planos inclinados, desde a notação vetorial necessária para descrever as forças até a aplicação prática das equações em situações cotidianas.

Ao considerar um plano inclinado, cuja inclinação forma um ângulo θ com a horizontal, surge a necessidade de empregar notação vetorial para discernir a direção e magnitude das forças que atuam sobre um corpo. Inicialmente, ao examinar um plano sem atrito, concentramo-nos nas forças normal e peso, ambas representadas pela equação:

N = P = m. g. cosθ.

Esta abordagem simplificada, embora eficaz, é complementada pela decomposição vetorial da força peso, que revela suas componentes x e y, essenciais para a determinação da aceleração do objeto.

Para um entendimento abrangente, é crucial diferenciar os cenários com e sem atrito. No caso do atrito, uma força adicional, a força de atrito (Fat = µ. N), entra em jogo, influenciando significativamente o movimento do corpo sobre o plano inclinado. Esta força de resistência, dependente das propriedades da superfície, adiciona uma camada de complexidade ao sistema, exigindo uma análise mais detalhada das interações entre as forças presentes.

Além disso, exploraremos as fórmulas essenciais para descrever o comportamento dos corpos em planos inclinados, destacando a relação entre a massa do objeto, a aceleração gravitacional e o ângulo de inclinação. Compreender essas equações é fundamental para calcular a aceleração resultante do corpo sobre o plano inclinado, seja ele com ou sem atrito.

Por fim, ao aplicar esses conceitos teóricos a cenários práticos, como rampas, escadas ou outros objetos inclinados encontrados em nosso cotidiano, podemos apreciar a relevância e a aplicabilidade do estudo dos planos inclinados na física do dia a dia. Este relatório busca não apenas elucidar os princípios fundamentais envolvidos, mas também fornece uma base sólida para compreender e analisar fenômenos observados em diversos contextos.

Objetivo

• Determinar a inclinação do trilho de ar.
• Analisar as medidas de tempo para os deslocamentos de 20, 40, 60, 80 e 90cm.
• Realizar e analisar um vídeo acerca do deslocamento.
• Simular 3 inclinações a fim de determinar a gravidade (laboratório virtual - UFC).

Materiais

• Trilho de ar.
• Carrinho.
• Cronômetro.
• Câmera.
• Réguas.
• Simulador (laboratório virtual - UFC).

Métodos e Resultados

Iniciamos a prática determinando as medidas das alturas e comprimento do trilho de ar a fim de encontrar a inclinação do plano. Para encontrar o ângulo θ, foram utilizadas as seguintes medidas:

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Logo:

sen θ = 2,7/90

sen θ = 0,03

θ = 1,72°

        Sendo assim a inclinação encontrada a partir das medidas e dos cálculos foi de 1,72°.

        Após determinar a inclinação do trilho, iniciamos os ensaios com o carrinho determinando, com o auxílio de um cronômetro, quanto tempo o carinho demora para sair do ponto de origem e chegar nas distâncias desejadas, sendo elas de 20, 40, 60, 80 e 90cm.

        A tabela a baixo mostra os dados obtidos nos ensaios. Foram realizadas 10 medidas de tempo (indicados por t1, t2, t3..., t10) para cada uma das distâncias analisadas.

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A fim de entender melhor o comportamento dos dados obtidos podemos organizar os dados de tempo (s) e deslocamento (mm) em uma nova tabela e relacionar as duas colunas de dados plotando um gráfico de dispersão.

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        Relacionando o deslocamento com o tempo gasto pelo carinho, também podemos obter a velocidade do carrinho para cada distância percorrida. Por meio da equação:

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Após os ensaios anteriores, foi feita uma gravação do deslocamento do carrinho sobre o trilho de ar, a fim de analisar o seu percurso. A gravação foi feita com 120 fps, e transformada em um fotograma. A baixo temos as fotos a cada 10 cm de percurso.

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Foto de número 198 correspondente a 10cm de deslocamento.

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Foto de número 238 correspondentes a 20cm de deslocamento.

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Foto de número 271 correspondente a 30cm de deslocamento.

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Foto de número 297 correspondentes a 40cm de deslocamento.

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Foto de número 320 correspondentes a 50cm de deslocamento.

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Foto de número 341 correspondente a 60cm de deslocamento.

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Foto de número 361 correspondente a 70cm de deslocamento.

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Foto de número 379 correspondentes a 80cm de deslocamento.

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