RELATORIO COLISÃO BIDIMENSIONAL

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA[pic 1]

INSTITUTO DE FÍSICA

DISCIPLINA: FÍSICA I EXPERIMENTAL (IFD0173)

TURMA: 39A

2° SEMESTRE DE 2020

Colisão Bidimensional

14 de Abril a 2 de Maio de 2021

Versão atualizada, ocorreu um erro na primeira versão enviada

1. Objetivos

        Apurar se existe conservação de momento linear quando as duas esferas diferentes se colidem de maneira bidimensional e não frontal.

1. Introdução teórica

        O momento linear é uma grandeza vetorial e representa a quantidade de movimento de uma partícula, dada pela equação:

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Como a massa é uma grandeza escalar, o momento segue a mesma orientação da velocidade.

Quando dois corpos se colidem, sem que haja a interferência de forças externas, a soma de momento linear dos dois corpos (P1 + P2) é igual a soma de momento linear dos dois corpos após a colisão (P1’ + P2’). Vale lembrar que como o momento linear é uma grandeza vetorial, ele é o resultado de três equações escalares, cada uma representando um vetor do gráfico de três dimensões.

Ao calcular a trajetória, é preciso calcular tanto a velocidade horizontal quanto na vertical, a horizontal será dada pela soma dos vetores do momento linear dos corpos após a colisão, já a vertical é simplesmente o alcance dos corpos e o tempo até eles caírem.

A lei de conservação do momento aplicada a esta colisão estabelece que no plano horizontal

m1 v1 = m1 v1’ + m2 v2’

Neste plano podemos determinar as velocidades pelo alcance utilizando a equação

v = r / t

Logo podemos reescrever a equação como:

m1 r1 = m1 r1’ + m2 r2’

Neste experimento foi usada a seguinte fórmula para calcular a propagação de erro nas multiplicações e divisões:

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1. Materiais utilizados

Os materiais utilizados para a realização do experimento foram duas esferas, uma de aço e outra de plástico. Também houve a utilização de um trilho curvo com parafuso ajustável e fio de prumo na base. Para facilitar a análise dos resultados, foi utilizado uma folha de papel pardo e duas folhas de papel carbono. Para fazer a medição, foram usados uma régua milimetrada, esquadro, transferidor e compasso.

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Imagem 1. Representação do experimento.

1. Procedimentos experimentais

        Foi medido as massas das esferas de plástico e de aço (6,6 ± 0,1 g e 11,2 ± 0,1 g respectivamente). Em seguida foi colocado um papel pardo no chão no local onde as esferas irão cair. No papel pardo foi feito dois eixos (x e y) para definição de coordenadas posteriormente, tendo como origem o local da esfera de aço no momento da colisão e o eixo x perpendicular ao trilho curvo. Para marcar onde as esferas caíram, foram colocadas folhas de papel carbono por cima do papel pardo. A esfera de aço foi colocada a uma altura h e liberada. A posição que a esfera caiu foi marcada no papel pardo. Esse procedimento foi repetido dez vezes. Depois a esfera de plástico foi colocada no parafuso de modo que a colisão entre as esferas seja oblíqua. A esfera de aço foi solta na mesma altura h. Após a colisão das esferas, foram marcadas as posições das duas no papel pardo. Foi repetido dez vezes esse procedimento.

1. Dados Experimentais

Tabela das coordenadas das esferas (cm):

        Essa tabela representa as medições das coordenadas de cada lançamento, junto com as suas melhores estimativas e erros experimentais.

R1x,R1y  = posição inicial que a esfera de aço caiu.

R1’x,R1’y = posição que a esfera de aço caiu depois de colidir.

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