Relatório de Física - Queda Livre [PDF]

Zitiervorschau

INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TECNOLOGIAS E CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE GEOCIÊNCIAS

FÍSICA I

RELATÓRIO EXPERIÊNCIA Nº 02

QUEDA LIVRE INTEGRANTES DO GRUPO WILSON TIMÓTEO - 20190912 FERNANDO DOS PASSOS - 20190626 DANILSON RODRIGUES - 20190185 DÁRIO SILVA – 20190678 JELSON QUEIRÓS - 201902 CURSO: ENGENHARIA DE DOCENTE: GERSON ITEMBO PETRÓLEOS TURMA: EPT2_M1 DATA DA REALIZAÇÃO DA EXPERIENCIA 24\09\2019

INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TECNOLOGIAS E CIÊNCIAS AV. Luanda Sul, Rua Lateral Via S10, Talatona – Município do Belas – Luanda/Angola Telefones: +244226430334/44226430330 – Email: [email protected]

Índice RESUMO .................................................................................................................... 3 INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 4 OBJECTIVOS GERAIS................................................................................................... 5 OBJETIVOS DA EXPERIÊNCIA ...................................................................................... 5 TEORIA ...................................................................................................................... 6 MATERIAIS UTILIZADOS ............................................................................................. 7 RESULTADOS E DISCUSSÕES ....................................................................................... 8 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ............................................................................... 9 CONCLUSÃO ............................................................................................................ 13

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RESUMO Este relatório descreve várias medições de tempo da queda livre de uma esfera metálica através de um cronômetro digital ligado a um sensor de impacto, analisado este tempo em alturas diferentes. Na sequência é apresentado o tratamento de dados no intuito de encontrar a discrepância percentual entre a gravidade da previsão teoria e a gravidade experimental.

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INTRODUÇÃO O movimento queda livre é uma particularidade do movimento uniformemente variado, trata-se de um movimento acelerado que sofre ação da aceleração da gravidade. Através de estudos e experiências, conhecido como “método científico” Galileu Galilei conseguiu constatar que a velocidade de um corpo qualquer, em queda livre, aumenta sempre de quantidade que serão iguais em cada 1s. Medindo-se este aumento, verificou-se que é igual a 9,8 m/s em cada 1s. Desde então, entende-se que a aceleração na queda livre, chamada aceleração da gravidade representada por g, é igual a 9 ,8m/s². Salientando, porém, que é adotado 10 m/s². Ficamos então cientes de que as distâncias percorridas de um corpo em queda livre são proporcionais ao quadrado dos tempos gastos em percorrê-las. E que, todos os corpos, independente de sua massa, forma ou tamanho, caem com aceleração constante e igual. Um corpo lançado verticalmente para cima realiza durante a subida um movimento retilíneo uniforme retardado, pois o módulo de sua velocidade diminui no decorrer do tempo. Já um corpo lançado verticalmente para baixo, realiza um movimento retilíneo uniforme acelerado, pois o módulo de sua velocidade aumenta no decorrer do tempo.

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OBJECTIVOS GERAIS Determinar o valor da aceleração da gravidade a partir das medidas que dependem da altura e tempo de queda de um corpo.

OBJETIVOS DA EXPERIÊNCIA 1. Aplicar as leis da cinemática á queda livre 2. Medir tempos utilizando sensores de impacto 3. Determinar a aceleração gravídica g e comparar o valor obtido com valores da literatura 4. Estabelecer ligações elétricas entre sensores, interfaces e PC utilizando esquemas de ligação definidas.

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TEORIA Queda livre é um movimento no qual os corpos que são abandonados com certa altura são acelerados pela gravidade em direção ao solo. Na queda livre, desconsidera-se o efeito da resistência do ar, por isso, nesse tipo de movimento, o tempo de queda dos objetos não depende de sua massa ou de seu tamanho, mas somente da altura em que foram soltos e do módulo da aceleração da gravidade no local. A queda livre é um movimento uniformemente acelerado e unidimensional, cuja aceleração é a aceleração da gravidade.

# #

𝑠 = at2

Assim a velocidade escalar v é v = a.t Aplicando estas expressões á queda livre obtemos: 𝑠 = 1&2 𝑔. 𝑡 *

Com g = aceleração gravítica

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MATERIAIS UTILIZADOS

MATERIAIS CRONOMETRO DIGITAL APARELHO DA QUEDA LIVRE DISPOSITIVO DE FIXAÇÃO COM DISPARADOR SENSOR DE IMPACTO INTERFACE PARA PC

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RESULTADOS E DISCUSSÕES EXPERIMENTO I Para avançar na próxima medição execute os passos seguintes, que serão explicados no laboratório: • Fixe a esfera no dispositivo • Levante o prato do sensor de impacto • Dispare a esfera ® nova medição Depois de 5 medições de cada altura feche a medição com o comando ”close”

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PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

MEDIÇÕES DO TEMPO DE IMPACTO DA ESFERA h(cm)

t1

t2

t3

t4

t5

tm

70

0,3756

0,3754

0,3767

0,3772

0,3762

0,37622

60

0,3469

0,3471

0,3479

0,3478

0,3473

0,3474

50

0,3162

0,3133

0,3146

0,3146

0,3172

0,31496

40

0,2811

0,2820

0,2830

0,2830

0,2823

0,28176

30

0,2406

0,2419

0,2422

0,2422

0,2423

0,24176

Calculo Da Gravidade Média Para Cada Altura 2ℎ 𝑔𝑚 = 𝑡𝑚*

Fórmula a ser utilizada:

Onde gm é a gravidade máxima, h é a altura, tm é o tempo médio.

𝑔𝑚 =

2(0,7) = 9,89 𝑚&𝑠 * (0,37622)*

𝑔𝑚 =

2(0,6) = 9,94 𝑚&𝑠 * (0,3474)*

𝑔𝑚 =

2(0,5) = 10,08 𝑚&𝑠 * (0,31496)*

𝑔𝑚 =

2(0,4) = 10,07 𝑚&𝑠 * (0,28176)*

𝑔𝑚 =

2(0,3) = 10,26 𝑚&𝑠 * (0,24176)*

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Cálculo Do Erro Tempo

∑(𝑡1 − 𝑡𝑚)* 𝛿𝑡 = 9 𝑛(𝑛 − 1) Onde 𝛿t é o erro do tempo, e n é o número de vezes da medição, e tm o tempo médio.

(0,7 − 0,37622)* + (0,6 − 0,3474)* + (0,5 − 0,31496)* + (0,4 − 0,28176)* + (0,3 − 0,24176)* 𝛿𝑡 = 9 20

𝛿𝑡 = 0,4359𝑠

Cálculo Do Erro Da Gravidade

𝛿𝑔 = > Para h = 0,7

−4ℎ > . 𝛿𝑡 𝑡𝑚?

𝛿𝑔 =

4(0,7) . 0,4359 = 39,064 (0,37622)?

𝛿𝑔 =

4(0,6) . 0,4359 = 24,952 (0,3474)?

𝛿𝑔 =

4(0,5) . 0,4359 = 27,902 (0,31496)?

𝛿𝑔 =

4(0,4) . 0,4359 = 31,179 (0,31496)?

𝛿𝑔 =

4(0,3) . 0,4359 = 37,018 (0,24176)?

Para h = 0,6

Para h = 0,5

Para h = 0,4

Para h = 0,3

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Resultado Final Para Cada Altura 𝑔 = (𝑔𝑚 + 𝛿𝑔) 𝑚&𝑠 *

Para h = 0,7 𝑔 = (9,89 ± 39,064) 𝑚&𝑠2 Para h = 0,6 𝑔 = (9,94 ± 24,952) 𝑚&𝑠2 Para h = 0,5 𝑔 = (10,08 ± 27,902) 𝑚&𝑠2 Para h = 0,4 𝑔 = (10,07 ± 31,179) 𝑚&𝑠2 Para h = 0,3 𝑔 = (10,26 ± 37,018) 𝑚&𝑠2

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ELABORAÇÃO DO GRÁFICO A equação gerada pelo gráfico é 𝒚 = 𝟒, 𝟖𝟏𝟖𝟔𝒙 + 𝟎, 𝟎𝟏𝟖𝟗, logo como a gravidade é igual ao coeficiente angular então: 𝑔 = 2𝑚, onde m é o coeficiente angular. 𝒈 = 𝟐 × 𝟒, 𝟖𝟏𝟖𝟔 = 𝟗, 𝟔𝟑𝟕𝟐 𝐭𝐚𝐧 𝜽 = 𝟒, 𝟖𝟏𝟖𝟔 𝒕𝒎𝟐 (𝒔𝟐 ) hm(m) 0,05844 0,3 0,07938 0,4 0,09919 0,5 0,12068 0,6 0,14154 0,7

Gráfico Da Altura Em Função Do Tempo 0,8 0,7

y = 4,8186x + 0,0189

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

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CONCLUSÃO Ao final deste experimento foi possível traduzir em conceito e prática o movimento em queda livre, calculamos para cada deslocamento a aceleração gravitacional desprezando a resistência do ar, assim percebemos que na queda o modulo velocidade do corpo aumenta, desempenhando um movimento acelerado. Os valores obtidos para a aceleração gravitacional não foram constantes como deveriam, devido a margem de erro a qual toda experiência esta sujeita.

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