Relatório de Física Experimental

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               UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE (UFCG)

 CENTRO DE FORMAÇÃO DE PROFESSORES (CFP) CURSO DE LICENCIATURA EM FÍSICA

PROFESSOR(A): CAIO FABIO TEXEIRA CORREIA

VINICIUS ALVES CORREIA

RELATÓRIO: PRÁTICA 04, MRUV NO TRILHO DE AR

                                                    CAJAZEIRAS-PB

                                                  2024

INTRODUÇÃO

O movimento de corpos em superfícies inclinadas é um dos fenômenos mais estudados na física, pois permite a análise de conceitos fundamentais como aceleração, velocidade e a influência da gravidade. Neste experimento, foi utilizado um trilho de ar para minimizar o atrito e estudar o movimento de um carrinho sob uma inclinação controlada. O trilho foi ajustado com uma diferença de altura de 1 cm a cada metro, resultando em uma altura inicial de 7 cm e uma altura final de 6 cm ao longo de um comprimento total de 1 metro. Essa inclinação foi essencial para garantir que o carrinho se movesse com aceleração constante, permitindo a aplicação das leis da cinemática.

Quatro sensores foram posicionados ao longo do trilho, nas posições 410 mm, 660 mm, 910 mm e 1160 mm, medidos a partir do ponto de partida do carrinho, localizado a 160 mm do início do trilho. Esses sensores foram utilizados para registrar os tempos de passagem do carrinho, permitindo a coleta de dados precisos para análise. Inicialmente, o carrinho apresentou instabilidade durante o movimento, o que foi corrigido pela adição de pesos distribuídos simetricamente em ambos os lados. Essa medida garantiu um movimento mais suave e estável, essencial para a precisão das medições. O objetivo deste experimento é analisar o movimento uniformemente acelerado do carrinho, determinar sua aceleração a partir dos dados de posição e tempo.

As medidas experimentais nunca são perfeitas, pois estão sujeitas a erros aleatórios ou sistemáticos. Por isso, devemos fazer várias medidas de um mesmo objeto para obter um valor médio e estimar a incerteza da medida. A maneira mais comum de se estimar a incerteza de uma medida é pelo desvio padrão das medidas. A média de uma série de medidas de uma mesma grandeza 𝒙 é denotado por 𝒙𝒎é𝒅 ou {𝒙}, e é dada pela soma de todas as medidas 6 𝒙𝒊 (𝒙𝟏, 𝒙𝟐, 𝒙𝟑, … , 𝒙𝑵), dividida pelo número de medidas 𝑵,

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Já o desvio padrão é conseguido em mais alguns passos, subtraindo cada medida 𝒙𝒊 do valor médio {𝒙} (desvio da média: 𝒙𝒊 − {𝒙} ), depois elevando cada desvio da média ao quadrado, somando tudo, depois dividindo pelo número de medidas novamente e finalmente tirando a raiz quadrada do resultado, como mostra a fórmula abaixo,

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ORGANIZAÇÃO DOS DADOS

          Temos 5 medidas de tempo para cada um dos 4 sensores, que estão posicionados a cada 250 mm em um trilho de 1000 mm. As posições dos sensores são:

• Sensor 1: 250 mm
• Sensor 2: 500 mm
• Sensor 3: 750 mm
• Sensor 4: 1000 mm

Os dados de tempo (em segundos) para cada sensor são:

Medida	Sensor 1	Sensor 2	Sensor 3	Sensor 4
1	2,5178	3,6097	4,4471	5,1514
2	2,5976	3,6992	4,5431	5,2540
3	2,5774	3,6601	4,4945	5,1961
4	2,5784	3,6823	4,5220	5,2263
5	2,6099	3,6926	4,5269	5,2302

OBJETIVOS

Este relatório tem como objetivo analisar o movimento de um carrinho em um trilho de ar, utilizando dados experimentais de tempo e posição coletados por sensores distribuídos ao longo do trilho. A partir desses dados, serão realizados os seguintes procedimentos: Cálculo da média e do desvio padrão, Estimativa do erro da posição dos sensores, Construção de gráficos, Determinação da aceleração do carrinho.

MATERIAIS

1. REGUA
2. TRILHO DE AR
3. CARRINHO

PROCEDIMENTO

         O experimento iniciou-se com o ajuste do trilho de ar, estabelecendo uma diferença de altura de 1 cm ao longo de um metro, de modo que o início do trilho ficou 1 cm mais alto que o final. Especificamente, a altura inicial do trilho foi ajustada para 7 cm, enquanto a altura final foi fixada em 6 cm. Em seguida, foram posicionados sensores ao longo do trilho em intervalos de 250 mm, nos seguintes pontos: 410 mm, 660 mm, 910 mm e 1160 mm. O carrinho foi colocado na posição inicial de 160 mm. Durante os testes, observou-se que o carrinho apresentava instabilidade, o que foi corrigido com a adição de pesos em ambos os lados, resultando em uma melhoria significativa na estabilidade do movimento.

1. POSICIONAMENTO DOS SENSORES

• Quatro sensores foram posicionados ao longo do trilho, com distâncias medidas a partir do ponto de partida do carrinho:

• Sensor 1: 410 mm (41 cm).
• Sensor 2: 660 mm (66 cm).
• Sensor 3: 910 mm (91 cm).
• Sensor 4: 1160 mm (116 cm).

• A distância entre os sensores foi mantida constante em 250 mm, exceto para o primeiro sensor, que foi posicionado a 410 mm do ponto de partida do carrinho.

1. PREPARAÇÃO DO CARRINHO

• O carrinho foi posicionado no ponto de partida, localizado a 160 mm do início do trilho.
• Inicialmente, o carrinho apresentou instabilidade durante o movimento, possivelmente devido a desequilíbrios ou atrito residual.
• Para corrigir a instabilidade, foram adicionados pesos em cada lado do carrinho, distribuídos de forma simétrica. Isso melhorou a estabilidade e garantiu um movimento mais suave ao longo do trilho.

1. COLETA DE DADOS

• O carrinho foi liberado a partir do ponto de partida (160 mm), e os tempos de passagem pelos sensores foram registrados.
• Foram realizadas 5 medições para cada sensor, totalizando 20 medições de tempo.
• Os dados de tempo foram anotados em uma tabela para posterior análise.

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Fonte: Vinicius Alves Correia, 2025

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Fonte: Vinicius Alves Correia, 2025

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                                        Fonte: Vinicius Alves Correia, 2025

RESULTADOS E DISCUSSÃOS

CÁLCULO DA MÉDIA E DESVIO PADRÃO DAS MEDIDAS DE TEMPO

           Para cada ponto de medição, calculamos utilizando pacote Office Excel é média do tempo registrado e seu respectivo desvio padrão:

Ponto (mm)	Medidas de Tempo (s)	Média (s)	Desvio Padrão (s)
410	2,5178, 2,5976, 2,5774, 2,5784, 2,6099	2,5762	0,0328
660	3,6097, 3,6992, 3,6601, 3,6823, 3,6926	3,6688	0,0331
910	4,4471, 4,5431, 4,4945, 4,5220, 4,5269	4,5067	0,0374
1160	5,1514, 5,2540, 5,1961, 5,2263, 5,2302	5,2116	0,0394

ESTIMATIVA DO ERRO DA POSIÇÃO DOS SENSORES (∆Z)

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