Colisões Unidimensionais e Bidimensionais
Por: Vitor Aguera • 23/8/2023 • Relatório de pesquisa • 3.389 Palavras (14 Páginas) • 39 Visualizações
[pic 1]
LABORATÓRIO DE FÍSICA I
6° EXPERIMENTO: COLISÕES UNIDIMENSIONAIS E BIDIMENSIONAIS
Discentes
Matheus Eduardo M. Richter RA:231050488
Muryllo Gabriel Nery da Silva RA: 231052121
Rafael Chicalé Morais RA:231050704
Vitor Aguera Zanini Pereira RA: 231052936
Willyan Hoshino Kubayama RA: 231051646
466 – Engenharia Mecânica - Integral
Docente: José Eduardo Chillogalli Astudillo
ILHA SOLTEIRA – SP
JUNHO, 2023
Sumário
1. OBJETIVO 3
2. RESUMO 4
3. INTRODUÇÃO TEÓRICA 5
3.1. COLISÕES UNIDIMENSIONAIS 5
3.2. COLISÕES BIDIMENSIONAIS 6
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 8
4.1 MATERIAIS UTLIZADOS 8
4.2 EXPERIMENTO 11
5. RESULTADOS 12
5.1. UNIDIMENSIONAL 12
5.2. BIDIMENSIONAL 14
6. CONCLUSÕES 17
6.1. UNIDIMENSIONAIS 17
6.2. BIDIMENSIONAIS 17
7. REFERÊNCIAS 19
OBJETIVO
A partir de análises das grandezas físicas, descrever as colisões ocorridas entre dois corpos submetidos em movimento unidimensional e bidimensional.
RESUMO
A terceira lei de Newton, conhecida como lei da ação e reação, estabelece que, para cada ação de força exercida sobre um corpo, ocorre uma reação de força de igual intensidade e direção, porém em sentido oposto, em um corpo diferente. Por meio de um experimento realizado com um lançador e duas esferas, uma metálica e uma de plástico, pudemos confirmar e observar a validade dessa lei, bem como analisar a conservação da quantidade de movimento. Inicialmente, observamos o lançamento individual da esfera metálica, sem nenhuma colisão, para estudar seu comportamento antes do impacto. Em seguida, procedemos à colisão adicionando a esfera de plástico, e por meio de cálculos aplicamos a teoria, visando analisar o erro percentual do experimento. Colisões bidimensionais ocorrem quando dois corpos entram em contato em duas dimensões, geralmente em um plano. Essas colisões podem ser classificadas como elásticas ou inelásticas, dependendo da conservação ou conversão da energia cinética durante o evento. A lei da conservação da quantidade de movimento é um princípio fundamental da física que afirma que a quantidade total de movimento dos objetos envolvidos em uma colisão não muda. As equações de Newton descrevem as relações entre as forças envolvidas na colisão, a aceleração dos objetos e suas massas. Essas equações permitem calcular as velocidades e deslocamentos dos objetos antes e depois da colisão. Primeiramente, é analisado o lançamento de uma única bola esférica de metal, sem colisão, para observar seu comportamento antes da colisão. Em seguida, adiciona-se outra bola de metal a uma certa distância e ângulo, causando uma colisão. Através de cálculos e aplicação da teoria, o objetivo é analisar o erro percentual do experimento.
INTRODUÇÃO TEÓRICA
3.1. COLISÕES UNIDIMENSIONAIS
No nosso dia-a-dia, frequentemente nos deparamos com situações de colisão unidimensional, como em um jogo de sinuca, no qual as bolas se chocam para acertar as caçapas (Figura 1), ou até mesmo ao usar um martelo para pregar um prego (Figura 2). Esse comportamento ocorre devido à interação entre dois corpos em um curto intervalo de tempo, no qual o momento é conservado, já que as forças externas são consideradas desprezíveis.
De acordo com a terceira lei de Newton, para cada ação de força aplicada em um corpo, ocorre uma reação de força em sentido oposto em outro corpo. Em uma colisão, quando um corpo exerce uma força sobre outro, o primeiro corpo adquire aceleração, enquanto o segundo perde sua aceleração. Por exemplo, no jogo de sinuca, quando a bola branca atinge outra bola, a bola branca perde aceleração, enquanto a bola atingida ganha aceleração.
A ideia do experimento (Imagem 1) se dá na colisão de dois corpos de massa e matérias diferentes, sendo uma de plástico e uma metálica, analisando a conservação da quantidade de movimento dos mesmos, logo, adquirindo dados antes e depois da colisão.
A quantidade de movimento é uma grandeza vetorial definida como o produto da massa pelo vetor velocidade (Equação 1). No experimento em questão, considerando a presença de forças dissipativas, a quantidade de movimento antes da colisão é igual à quantidade de movimento após a colisão.
[pic 2]
[pic 3]
Portanto, a quantidade de movimento total é dada por:
[pic 4]
Além disso, o experimento envolve um lançamento horizontal, o que implica na utilização da seguinte fórmula:
[pic 5]
Considerando que a colisão transfere toda a energia cinética para o outro corpo, a soma das energias cinéticas antes da interação entre os corpos é igual à soma das energias cinéticas após a interação:
[pic 6]
Portanto, a energia mecânica antes do movimento é igual à energia mecânica após o movimento, uma vez que não há consideração da energia potencial nesse caso.
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