Fisica Experimental

EXPERIMENTO DE MEDIÇÃO COM PLANO INCLINADO ARTICULÁVEL

Faculdade Estácio de Sá Campus Vitória

Turma nº 3062 - Quarta-Feira – Noite – 1º Horário - Física Experimental I

Resumo: Este artigo descreve dois experimentos de cronometragem usando um plano inclinado articulável, uma esfera e uma bolha, a fim de verificar o movimento retilíneo uniforme. Tal experiência foi realizada durante a aula de Física Experimental I, ministrada pelo professor Jean Silva Moreira, na Universidade Estácio de Sá de Vitória, no dia 10 de Setembro de 2014.

Palavras-chave: plano inclinado – MRU – cronômetro – experimento – física.

1. INTRODUÇÃO E FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME

A primeira lei de Newton nos diz que: “se nenhuma força atua sobre um corpo, sua velocidade não pode mudar, ou seja, o corpo não pode sofrer nenhuma alteração” (HALLIDAY, Fundamentos da Física Vol. 1). Assim, Newton mostra que, um corpo em repouso tende a permanecer em repouso e um corpo em movimento retilíneo uniforme precisa de uma força que supere a resistência oferecida pela massa inercial para modificar o seu movimento. O movimento retilíneo uniforme ocorre quando sua velocidade é constante diferente de zero e sua aceleração é nula.

Para estudar o M.R.U. (movimento retilíneo uniforme), utilizamos o equipamento Plano Inclinado Kersting, (conforme mostrado no esquema de montagem). O intuito deste estudo é a verificação do tempo que cada partícula leva para percorrer a mesma trajetória, estudar o ponto de encontro entre as partículas e comparar: tempo medido com tempo esperado; encontro entre os corpos medido e esperado.

Para tal, como base, utilizamos a equação da função horária em M.R.U:

S = S0 + VT (eq 1)

Onde:

S = posição final

S0 = posição inicial

V = velocidade e

T = tempo.

A mesma equação foi aplicada a bolha de ar e a esfera metálica. Como o equipamento estava inclinado a um ângulo de 15°, a esfera metálica percorria a trajetória do ponto 0 ao ponto 400mm, e a bolha de ar a trajetória contrária.

Figura 1: à esquerda trajetória da esfera e à direita trajetória da bolha de ar.

Após as aferições, foram calculadas as porcentagens de diferença entre as medidas encontradas no experimento e as esperadas.

Para calcular o tempo de encontro real com o calculado:

∆1 = Tc – Tm / Tc x 100 (eq 2)

Onde:

∆1 – Variação do Tempo

Tc – tempo calculado

Tm – tempo medido

E para o cálculo de comparação entre o ponto de encontro medido e o calculado:

∆2 = Sc – Sm / Sc x 100 (eq 3)

Onde:

∆2 – Variação do Espaço

Sc – Espaço calculado

Sm – Espaço medido

OBJETIVO:

1° - Encontrar a equação para o tempo de encontro;

2° - Encontrar o valor esperado para o tempo de encontro utilizando a média das velocidades;

3° - Encontrar o ponto de encontro;

4° - Calcular o tempo calculado (Tc) com o tempo de encontro medido (Tm);

5° - Comparar o ponto de encontro (Sc) com o ponto de encontro medido (Sm).

2. DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO

O experimento contou com um plano inclinado articulável com escala de 0º a 45º, 1 tubo lacrado contendo óleo, uma esfera de aço e bolha, um ímã, um cronômetro e um nível de bolha para superfície.

Etapa 1

O equipamento foi montado de forma que o plano fosse elevado a 15º acima da horizontal. Com o auxílio do ímã, a esfera foi posicionada na marca x0 = 0 mm. A esfera foi liberada quando soltava-se o ímã e o cronômetro era acionado, sendo parado quando a esfera passasse pela marca X1 = 100 mm. Essa medida foi repetida 5 vezes. Do mesmo modo, foram feitas outras cinco medidas liberando a esfera na posição inicial até as marcas X2 = 200 mm, X3 = 300 mm e X4 = 400 mm.  

Etapa 2

A esfera metálica foi posicionada em 0mm e presa através do imã.

Nesta etapa, soltávamos um imã e foi cronometrado o tempo que a esfera levou do ponto inicial de 0mm ao ponto final da régua do equipamento de 400mm. Essa etapa foi realiza três (3) vezes.

Etapa 3

Aqui, o mesmo foi feito com a bolha de ar, partindo do ponto inicial de 400mm para o ponto final de 0mm.

O equipamento era levantado até que a bolha de ar fosse nivelada, então soltávamos o equipamento e cronometrávamos o tempo que a bolha levou para o percurso. Essa etapa foi realiza três (3) vezes.

Etapa 4

A quarta e última etapa visava achar o ponto de encontro da esfera com a bolha. A esfera era posicionada em 0mm e a bolha nivelada em 400mm. O cronometro era acionada quando, ao mesmo tempo, o equipamento era posto a mesa e o imã solto, liberando a esfera. Essa etapa foi realiza cinco (5) vezes.

Figura 2 – Objetos usados nos experimentos

3. RESULTADOS OBTIDOS

Etapa 1

Medida X1 = 100 mm X2 = 200