Disciplina 090117 – Física Básica Experimental I Versão: 29 de setembro de 2010 - 1 -

SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS

2º SEMESTRE DE 2010 DISCIPLINA: Física Básica Experimental I CÓDIGO: 090117

ROTEIRO EXPERIMENTAL Nº 2

1. Objetivo: Analisar a cinemática translacional de um objeto em uma dimensão.

2. Material utilizado: (a) trilho de ar PHYWE 11202.17, (b) pressurizador PHYWE 13770.93, (c) tubo com

1,5m de comprimento PHYWE 11205.01, (d) planador PHYWE 11202.02 de comprimento 𝑙 = 130mm em

alumínio anodizado, (e) tela PHYWE 11202.03 com comprimento 𝑙t = (100 ± 0,2)mm, altura ℎ = 50mm e

massa 𝑚t = 10 ± 1 g, (f) sistema mecânico iniciador com disparador PHYWE 11202.13, (g) garfo com

elástico PHYWE 11202.08, (h) terminador PHYWE 11202.15, (i) plugue com imã PHYWE 11202.14, (j) 4

barreiras óticas PHYWE 11207.02 e (k) contador eletrônico de 4 décadas PHYWE 13600.93.

3. Procedimento experimental: Cuidadosamente:

(a) Posicione cada uma das barreiras óticas em diferentes posições do percurso do objeto. Assuma que 𝑥

seja o eixo do sistema de coordenadas ao longo do percurso. A posição inicial do objeto é 𝑥0. Para a

barreira ótica 1 associe a posição 𝑥1, para a barreira ótica 2 associe 𝑥2, para a barreira ótica 3 associe 𝑥3 e

finalmente para a barreira ótica 4 associe a posição 𝑥4;

(b) Insira o planador do trilho de ar e ligue o pressurizador. Ajuste o pressurizador de sorte que o atrito

entre o planador e o trilho de ar seja quase totalmente eliminado. A pressão não pode ser elevada, caso

contrário o pressurizador pode interferir no movimento do planador. Pequenas oscilações do planador são

de difícil supressão;

(c) Verifique se há tendência de movimento do planador para dado sentido de 𝑥. Caso sim, nivele o trilho

de ar, minimizando o eventual defeito introduzido pela inclinação indesejada. O movimento do planador

não pode ser influenciado pelo campo gravitacional;

(d) Conecte o plugue com o imã no planador;

(e) Conecte o iniciador mecânico ao contador eletrônico. Observe o código de cores para tanto;

(f) Conecte as barreiras óticas 1, 2, 3 e 4 respectivamente nos canais 1, 2, 3 e 4 do contador eletrônico.

Atente novamente para o código de cores;

(g) Ajuste o contador para a segunda função (do sentido horário). Ligue o contador;

(h) Comprima o iniciador mecânico até o primeiro estágio e inicie o contador eletrônico (aperte no botão

reset);

(i) Prepare uma tabela na qual as colunas estão associadas a 𝑥0, 𝑥1, 𝑥2, 𝑥3, 𝑥4, 𝛿𝑡1, 𝛿𝑡2, 𝛿𝑡3 e 𝛿𝑡4 e as

linhas correspondem a cada uma das medições realizadas. Não esqueça as unidades;

(j) Registre a posição inicial 𝑥0 do planador;

(k) Dispare o iniciador mecânico e anote os tempos 𝛿𝑡1, 𝛿𝑡2, 𝛿𝑡3 e 𝛿𝑡4 medidos pelos contadores

eletrônicos durante os quais respectivamente as barreiras óticas 1, 2, 3 e 4 permanecem obturadas pela

passagem do planador. Note que 𝛿𝑡1, 𝛿𝑡2, 𝛿𝑡3 e 𝛿𝑡4 são os tempos de passagem pelas barreiras óticas;

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(l) Repita o procedimento descrito nas etapas (j) e (k) 20 vezes.

4. Tratamento dos dados:

(a) Calcule o valor médio de 𝛿𝑡1 e a sua incerteza Δ(𝛿𝑡1) associada. Qual significado físico de 𝛿𝑡1?

(b) Calcule o valor médio de 𝛿𝑡2 e a sua incerteza Δ(𝛿𝑡2) associada. Qual significado físico de 𝛿𝑡2?

(c) Calcule o valor médio de 𝛿𝑡3 e a sua incerteza Δ(𝛿𝑡3) associada. Qual significado físico de 𝛿𝑡3?

(d) Calcule o valor médio de 𝛿𝑡4 e a sua incerteza Δ(𝛿𝑡4) associada. Qual significado físico de 𝛿𝑡4?

(e) Determine a velocidade 𝑣1 do planador ao ultrapassar a barreira ótica 1 posicionada na coordenada 𝑥1.

Propague nesta quantidade a incerteza existente em 𝛿𝑡1 e 𝑙t . A velocidade 𝑣1 mensurada é uma

“velocidade instantânea”?

(f) Determine a velocidade 𝑣2 do planador ao ultrapassar a barreira ótica 2 posicionada na coordenada 𝑥2.

Propague nesta quantidade a incerteza existente em 𝛿𝑡2 e 𝑙t . A velocidade 𝑣2 mensurada é uma

“velocidade instantânea”?

(g) Determine a velocidade 𝑣3 do planador ao ultrapassar a barreira ótica 3 posicionada na coordenada 𝑥3.

Propague nesta quantidade a incerteza existente em 𝛿𝑡3 e 𝑙t . A velocidade 𝑣3 mensurada é uma

“velocidade instantânea”?

(h) Determine a velocidade 𝑣4 do planador ao ultrapassar a barreira ótica 4 posicionada na coordenada 𝑥4.

Propague nesta quantidade a incerteza existente em 𝛿𝑡4 e 𝑙t . A velocidade 𝑣4 mensurada é uma

“velocidade instantânea”?

(i) Se 𝑙t → 0, qual seria o comportamento assintótico esperado dos mensurandos 𝛿𝑡1, 𝛿𝑡2, 𝛿𝑡3 e 𝛿𝑡4?

(j) Considerando o caso limite do item (e), quais significados físicos teriam então as quantidades 𝑣1 e 𝑣2

mensuradas? Seriam estas velocidades mensuradas do tipo “velocidades instantâneas”?

(k) O que se pode afirmar a respeito do movimento do planador no trajeto 1 (𝑥0 < 𝑥 < 𝑥1)?

(l) O que se pode afirmar a respeito do movimento do planador no trajeto 2 (𝑥1 < 𝑥 < 𝑥2)?

(m) O que se pode afirmar a respeito do movimento do planador no trajeto 3 (𝑥2 < 𝑥 < 𝑥3)?

(n) O que se pode afirmar a respeito do movimento do planador no trajeto 4 (𝑥3 < 𝑥 < 𝑥4)?

(o) Utilize os valores de 𝑣 apurados nos itens (e), (f), (g) e (h) e componha um gráfico 𝑣 vs. 𝑥. Represente as

incertezas quantificadas nas velocidades mediante barras. Utilize seu conhecimento prévio a respeito do

sistema físico em questão e ajuste aos resultados experimentais obtidos a curva mais provável;

(p) O gráfico apurado no item (o) é compatível com aquele aguardado teoricamente? Disserte a respeito.

(q) Qual é a diferença deste experimento em relação àquele executado no Roteiro Experimental Nº 1?

(r) Com base nos resultados experimentais apurados nos itens anteriores e no seu conhecimento prévio a

respeito do sistema, o movimento é acelerado?