Relatório de Forças Dissipativas

...

Fonte: Laboratório de Física – UNIFEI – 24/09/2015

Utilizou-se o mesmo modelo da tabela 1, anotou-se os valores obtidos no ensaio 2, ou seja, variação de espaço e tempo, tempo médio e velocidade média.[pic 1]

Tabela 2

∆S (m)

∆t

0,15 ± 0,003

0,49090 ± 2.10-5

0,15 ± 0,003

0,39025 ± 2.10-5

0,15 ± 0,003

0,32025 ± 2.10-5

0,15 ± 0,003

0,25870 ± 2.10-5

0,15 ± 0,003

0,29930 ± 2.10-5

0,15 ± 0,003

0,24710 ± 2.10-5

0,15 ± 0,003

0,24370 ± 2.10-5

0,15 ± 0,003

0,22500 ± 2.10-5

0,15 ± 0,003

0,22185 ± 2.10-5

0,15 ± 0,003

0,21095 ± 2.10-5

Tabela 2

tmédio

Vmédia

0,24545 ± 2.10-5

0,30556 ± 6,1.10-3

0,68602 ± 2,8.10-5

0,38437 ± 7,7.10-3

1,04128 ± 3,5.10-5

0,46838 ± 9,4.10-3

1,35075 ± 4.10-5

0,50218 ± 10.10-3

1,63475 ± 4,5.10-5

0,55699 ± 11,1.10-3

1,89285 ± 4,9.10-5

0,60704 ± 12,1.10-3

2,13835 ± 5,3.10-5

0,61551 ± 12,3.10-3

2,37270 ± 5,6.10-5

0,66667 ± 13,3.10-3

2,59612 ± 6.10-5

0,67613 ± 13,5.10-3

2,81552 ± 6,3.10-5

0,71107 ± 14,2.10-3

Fonte: Laboratório de Física – UNIFEI – 30/09/2015

Todos os dados obtidos são considerados precisos, já que durante o experimento não houve nenhuma falha mecânica, como algum problema no cronômetro ou durante o movimento do carrinho, que pudesse alterar os valores apresentados.

2.4 Análise dos Resultados

Através do software SciDAVis pode-se construir dois gráficos, a partir da tabela 1 e 2, a fim de demostrar melhor os resultados obtidos e o movimento realizado pelo carrinho.

Gráfico 1 – Tempo Médio x Velocidade Média.

Fonte: Laboratório de Física – UNIFEI – 30/09/2015

O gráfico 1 apresenta a relação entre os dados coletados, tempo médio e velocidade média, obtidos através do movimento do carrinho ao longo do trilho. A partir deste gráfico obteve-se um semi reta com coeficiente angular A = 0,22194682882584 +/- 0,00277737974670667 e coeficiente linear B= 0,224443273802042 +/- 0,00509048822326048.

Analisando o gráfico 1, nota-se um aumento de velocidade ao longo do percurso e a ausência de forças dissipativas, como a força de atrito . A ausência desse força, devido o movimento ter sido realizado no trilho de ar, contribui para o movimento acelerado, além do trilho estar inclinado e a gravidade exercer um força sobre o carrinho, gerando também esse aumento de velocidade.

Em seguida construiu-se o gráfico 2, referente ao 2º ensaio, relacionando o tempo médio e a velocidade média obtidas a partir do movimento do carrinho com o anteparo de papelão, sobre o trilho de ar.

Gráfico 2 – Tempo médio x Velocidade Média.[pic 2]

Fonte: Laboratório de Física – UNIFEI – 30/09/2015

O gráfico 2 apresenta a relação entre os dados coletados, tempo médio e velocidade média, obtidos através do movimento do carrinho com anteparo de papelão ao longo do trilho.

Para construção deste gráfico foi necessário o ajuste da função no software, onde foi necessários a determinação de parâmetros sendo A, a maior velocidade obtida (0,71107), B, o negativo da maior velocidade obtida (-0,71108) e C uma constante (-0,1).

Através da equação Y = A+B*exp(C*x), obteve-se uma semi reta no gráfico, com os coeficientes A = 1,12371678842132 +/- 0,154694113237902

B = -0,876813749959302 +/- 0,144969800454623

C = -0,266020966770964 +/- 0,0697073831476164.

Ao analisarmos o gráfico 2, nota-se claramente a presença de forças dissipativas. O uso do anteparo de papelão provocou a atuação de uma força de arrasto sobre o carrinho, fazendo com a que sua velocidade sofre-se alterações em relação ao ensaio 1. Em determinadas velocidade nota-se que o carrinho no ensaio 2 aos poucos vai perdendo velocidade.

Para estudo desta força de arrasto atuando sobre o carrinho, considerou-se as equações obtidas.

Y = A+B*exp(C*x)

V(t) = V1 + (Vo - V1)*exp(-b*t/m)

Nota-se um grande diferença entre as velocidades do carrinho sem anteparo (ensaio 1) e com anteparo (ensaio 2 ). Isso ocorre pois a força de arrasto depende da área em que está atuando, ou seja, como o anteparo era muito maior que o carrinho, gerou-se essa redução notável da velocidade em relação ao ensaio 1.

Para melhor compreensão do movimento, calculou-se