Movimento Retilíneo Uniforme Explicação

Movimento Retil\u00edneo Uniforme\n\n1 Objetivos\nEstudar o Movimento Unidimensional realizando experimentos com um carrinho, em Movimento Retil\u00edneo Uniforme, sobre um trilho de ar. Construir e an\u00e1lise gr\u00e1fico de Grandes F\u00edsicas e relacionados por uma depend\u00eancia linear, isto \u00e9, por uma fun\u00e7\u00e3o , onde \u00e9 obtida a equa\u00e7\u00e3o de uma reta , com e constantes.\n\nPara uma melhor compreens\u00e3o dos resultados desta exper\u00eancia, leia a se\u00e7\u00e3o 3 do texto \"An\u00e1lise de dados para Laborat\u00f3rio de F\u00edsica\".\n\n2 Introdu\u00e7\u00e3o Te\u00f3rica\n\n2.1 Movimento Unidimensional\nDefine-se movimento como sendo a mudan\u00e7a da posi\u00e7\u00e3o de um corpo em rela\u00e7\u00e3o a um determinado referencial. Ent\u00e3o, se a posi\u00e7\u00e3o do objeto for representada pelo vetor , este vetor ser\u00e1 uma fun\u00e7\u00e3o do tempo, . No caso de um movimento unidimensional, o vetor pode ser escrito com uma c\u00f3pula que \u00e9 fun\u00e7\u00e3o do tempo, onde o vetor unit\u00e1rio indica o sentido para onde o eixo dos x \u00e9 crescente. Das duas posi\u00e7\u00f5es da trajet\u00f3ria do objeto, e , ocupadas respectivamente nos instantes e , podemos definir a velocidade m\u00e9dia, onde, e \u00e9 a varia\u00e7\u00e3o da posi\u00e7\u00e3o do corpo em rela\u00e7\u00e3o ao tempo correspondente. A velocidade escalar instant\u00e2nea de um corpo \u00e9 determinada a partir da sua varia\u00e7\u00e3o de tempo correspondente. A acelera\u00e7\u00e3o escalar m\u00e9dia de um corpo, entre os instantes e , \u00e9 definida como\n\n2.2 Movimento Retil\u00edneo Uniforme\nDefine-se Movimento Retil\u00edneo Uniforme como sendo aquele movimento que tem velocidade escalar constante. Pode-se dizer ainda que o m\u00f3vel percorre dist\u00e2ncias iguais em intervalos de tempos iguais. Neste caso, a velocidade escalar instant\u00e2nea coincide com a velocidade escalar m\u00e9dia em qualquer instante. Pode-se obter ent\u00e3o a equa\u00e7\u00e3o hor\u00e1ria do Movimento Retil\u00edneo Uniforme :\n\nA Eq 4 mostr\u00e1 que a posi\u00e7\u00e3o de um corpo em Movimento Retil\u00edneo Uniforme \u00e9 uma fun\u00e7\u00e3o do tempo se comporta como uma fun\u00e7\u00e3o linear, do tipo\n 3 Material Necess\u00e1rio\nTirinha de ar, cron\u00f4metro digital de interface com disparador eletr\u00f4nico, sensores fotocelulares, carrinho, papel milimetrado.\n\n4 Procedimento Experimental\n1. A Fig.1 mostra a fotografia do trilho de ar e suas associa\u00e7\u00f5es que novamente ser\u00e3o utilizados neste experimento. Coloque a intensidade do gerador de fluxo de ar em uma posi\u00e7\u00e3o entre e levemente para baixo, atento que o carrinho sobre o trilho de ar sem que o gerador de fluxo de ar esteja ligado. I\u00e7a pode r\riscar e definir o movimento do carro no momento do experimento, podendo ainda estreitat\u00e1 o trilho de ar para manter a velocidade constante, deixando-o livre.\n\nNesta pr\u00e1tica iremos realizar um experimento de Movimento Retil\u00EDneo Uniforme. Com o trilho de ar, \u00e9 vamos verificar que o gr\u00e1fico realmente se aproxima de uma reta dentro das incertezas experimentais. T\u00e9cnicas de an\u00e1lise de dados permitem o objetivo de medir a velocidade do carrinho e sua posi\u00e7\u00e3o inicial.\n\nUma das principais caracter\u00edsticas do instrumento de Fisica Experimental \u00e9 sua capacidade de fazer previs\u00f5es acerca das fenomen\u00eas naturais. Nesta pr\u00e1tica iremos usar os dados do experimento para prever o tempo necess\u00e1rio para um corpo do trilho de ar para percorrer uma dist\u00e2ncia diferente daqueles usadas inicialmente no experimento, e a sua incerteza. Em seguida, compare-o com o valor previsto com um valor obtido experimentalmente para verificar a qualidade da previs\u00e3o.\n\n2. O sensor ser\u00e1 mantido agora numa mesma posi\u00e7\u00e3o enquanto o sensor ocupar\u00e1 diferentes posi\u00e7\u00f5es para o registro de diferentes intervalos de tempo do carrinho registrando a media\nsobre o trilho de ar. Como antes, o sensor \u00e9 conectado na entrada e o sensor \u00e9 conectado na entrada do cron\u00f4metro digital de interface. Ap\u00f3s ligar o cron\u00f4metro digital, use as orienta\u00e7\u00f5es para indicar \"medidas f\u00edsicas e o trilho de ar\" para conferir o alinhamento do sensor na posi\u00e7\u00e3o, e essas mesmas orienta\u00e7\u00f5es para alinhar cada uma das posi\u00e7\u00f5es do sensor ao longo do experimento.\n\n3. Faça o alinhamento do sensor na posi\u00e7\u00e3o\n4. Para um teste de treinamento do uso do cron\u00f4metro digital, siga novamente os passos acima cuidadosamente e marque um intervalo de tempo de percurso do carrinho entre o sensor e o sensor no trilho de ar:\n\na) Ligar o cron\u00f4metro. Aparece na tela Escolha a Fun\u00e7\u00e3o.\n\nb) Escolha a op\u00e7\u00e3o fun\u00e7\u00e3o, clicando a tecla 1.\n\nc) Escolha a op\u00e7\u00e3o OK, clicando a tecla 2, para definir o n\u00famero de sensores utilizados na experi\u00eancia.\n\nd) Escolha a op\u00e7\u00e3o , clicando a tecla 1, para definir o uso do 2 sensores.\n\ne) Apare\u00e7 na tela Inserir Dist\u00e2ncia. Note que o cron\u00f4metro digital \u00e0 dist\u00e2ncia simbolizada pela letra S. Escolha a op\u00e7\u00e3o n\u00e3o, clicando a tecla 1. Nesse momento o cron\u00f4metro est\u00e1 preparado para o in\u00edcio da experi\u00eancia. 5 An\u00e1lise de dados\n1. Calcule o valor m\u00e9dio das medidas de tempo, o valor da incerteza total de cada m\u00e9dia e anote-os em uma nova tabela, organizada como a tabela 2. No c\u00e1lculo da incerteza total, despregue a incerteza do cron\u00f4metro e admitia que a incerteza aleat\u00f3ria seja dada pelo desvio padr\u00e3o da m\u00e9dia . N\u00e3o esque\u00e7a de ajustar a incerteza para um algarismo significativo e o valor m\u00e9dio para o mesmo n\u00famero de casas decimais da incerteza.\n\n2. Para construir o gr\u00e1fico da posi\u00e7\u00e3o do carrinho em fun\u00e7\u00e3o do tempo m\u00e9dio, marque os pontos da Tab. 1 no papel milimetrado 1 interno. No gr\u00e1fico, coloque barras de erro na horizontal, referentes as medidas dos tempos, com magnitudes iguais \u00e0s incertezas associadas a essas medidas.\n\n3. Com base na an\u00e1lise do gr\u00e1fico, \u00e9 poss\u00edvel afirmar que o mesmo \u00e9 uma fun\u00e7\u00e3o linear? 5.1 Cálculo dos coeficientes pelo método gráfico\n4. No gráfico obtido no item anterior, desenhe a melhor reta que se ajuste aos dados experimentais. Recomenda-se utilizar o procedimento descrito na atividade \"Análise de Dados\";\n5. Obtenha os valores dos coeficientes do ajuste e suas incertezas. Quanto vale a velocidade do carrinho? Quanto vale sua posição inicial?\n6. Identifique no gráfico os pontos: . Verifique graficamente o valor do tempo nessas duas posições, e estime incertezas para cada um. Compare com o valor obtido experimentalmente.\n\n5.2 Cálculo dos coeficientes pelo método dos mínimos quadrados\n7. Faça um novo gráfico da posição do carrinho em função do tempo médio , mas desta vez não ajuste qualquer reta ainda.\n8. Obtenha os valores dos coeficientes do ajuste e suas incertezas usando sua calculadora ou o método dos mínimos quadrados. Quanto vale a velocidade do carrinho? E sua posição inicial?\n9. Compare os valores obtidos pelo método dos mínimos quadrados com os valores obtidos pelo método gráfico;\n10. Escreva a equação horária do M.R.U com os coeficientes obtidos acima pelo método dos mínimos quadrados, ou seja,\n\n;\n\nUse dados instantâneos quaisquer QUE NÃO ESTÃO NA TABELA, O MAIS AFASTADOS ENTRE SI, e calcule duas posições usando a equação do item anterior. Use os dois pontos para traçar uma reta por cima dos dados experimentais. Esta reta é a obtida pelo Método dos Mínimos Quadrados.