momento linear- fisica i

momento linear- fisica i

OBJETIVO

Verificar se o momento linear total de um sistema se conserva durante as colisões e a energia mecânica.

INTRODUÇÃO TEÓRICA

O momento linear, ou simplesmente momento, de uma partícula é definido como o produto de sua massa pela sua velocidade.

P: quantidade de movimento linear;

m: massa;

v: velocidade.

Num sistema com várias partículas, o momento total é obtido pela soma vetorial dos momentos de cada partícula.

Quando a presença das forças externas que atuam nesse sistema é nula, o momento do sistema permanece constante. O princípio de conservação do momento é de importância teórica e prática na física, porque é simples e universal.

Uma colisão é um evento isolado no qual dois ou mais corpos os corpos que colidem) exercem uns sobre os outros forças relativamente elevadas por um tempo relativamente curto. Pode-se dizer que uma colisão é um choque, o contato de dois ou mais corpos.

Quando dois corpos colidem como, pode acontecer que a direção do movimento dos corpos não seja alterada pelo choque, isto é, eles se movimentam sobre uma mesma reta antes e depois da colisão. Quando isso acontece, ocorreu uma colisão unidimensional.

Entretanto, pode ocorrer que os corpos se movimentem em direções diferentes, antes ou depois da colisão. Nesse caso, a colisão é denominada de colisão bidimensional.

Energia mecânica

O trilho de ar é projetado para minimizar as forças de atrito, fazendo com que o corpo se desloque sobre um jato de ar comprimido, o que elimina o contato direto entre o corpo e a superfície do trilho, no qual ele desliza. Ao longo do trilho existem pequenos orifícios regularmente distribuídos por onde sai o ar comprimido fornecido por um gerador de fluxo de ar. Portanto o colchão de ar manterá o carrinho "flutuando" permitindo o seu movimento com um atrito muito reduzido. Sendo assim, desconsiderado.

MATERIAIS

Trilhos de ar

Dois conjuntos de sensores

Dois carrinhos

DADOS EXPERIMENTAIS

DADOS EXPERIMENTAIS

Na realização deste experimento foi utilizado um trilho de ar, sensores para medição do tempo, dois carrinhos de tamanhos iguais que deslizavam no trilho.

Foram anotadas as posições de cada sensor, os intervalos de tempo entre um sensor e outro, a massa dos carrinhos e suas respectivas incertezas. De acordo com o quadro abaixo:

Massa do Carro (1)

Posição do Sensor (m)

Intervalos de tempo(S)

Tempo

Incertezas

S1: 0,036

S2-S1: 142

264

Posições:

S2: 0,178

S3-S2: 74

130

S3: 0,252

S4-S3: 61

121

Intervalo de tempo:

S4: 0,313

S5-S4: 97

172

S5: 0,410

Massa do Carro (2)

S6: 0,657

S7-S6: 96

156

Massa 1:

S7: 0,753

S8-S7: 52

138

S8: 0,805

S9-S8: 83

156

Massa 2:

S9: 0,888

S10-S9: 84

164

S10: 0,972

Adotou-se como gravidade o valor de 9,79 ± 0,01.

ANÁLISE DOS DADOS E DESENVOLVIMENTO

Colhido os dados na experimentação, tem-se a tabela abaixo, sendo a posição a medida da localização do sensor, e o tempo, a medida executada pelo sensor.

Carrinho 1

Posição (mm)

Tempo (s)

36 0,5

0 0

178 0,5

0,264 0,001

252 0,5

0,394 0,002

313 0,5

0,515 0,003

4100,5

0,687 0,004

Carrinho 2

Posição (mm)

Tempo (s)

657 0,5

0 0

733 0,5

0,156 0,001

805 0,5

0,294 0,002

888 0,5

0,450 0,003

9720,5

0,614 0,004

Cálculo do Coeficiente Angular:

Carrinho 1:

Escolhidos os pontos P e Q, temos que:

P- (685,6; 405,3)

Q- (25,5; 60,5)

Carrinho 2:

Escolhidos os pontos P e Q, temos que:

P- (606,4; 962,16)

Q- (45,6; 648,9)

CONCLUSÃO

O momento linear é uma grandeza vetorial, com direção e sentido, cujo módulo é o produto da massa pelo módulo da velocidade, e cuja direção e sentido são os mesmos da velocidade. A quantidade de movimento total de um conjunto de objetos permanece inalterada, a não ser que uma força externa seja exercida sobre o sistema.

Antes da colisão temos um carrinho em movimento e outro não. O sistema dos dois carrinhos como um todo, possui uma quantidade de movimento total que se mantém constante, que é a quantidade de movimento que o carrinho ganha após a partida. Essa quantidade de movimento, depois da colisão, é transferida parcialmente ou totalmente para o carrinho dois.

Colisão e a interação entre dois ou mais corpos, com mútua troca de quantidade de movimento e energia. Embora sempre ocorra a conservação da quantidade de movimento do sistema, numa colisão pode ou não haver conservação de energia mecânica do sistema.

Após uma colisão inelástica, há perda de energia cinética, mas conservando-se a energia mecânica. Após o choque, os corpos deslocam-se em conjunto com velocidades finais iguais, isso acontece porque uma parte dessa energia é transformada em energia interna (calor).

Efetuando os cálculos do experimento notamos que manipulando a equação de momento e de energia mecânica, obteríamos resultados iguais a zero, porem o encontrado foi:

Logo, julgamos que houve erros na coleta de dados. Erro esses que poderia ter sido evitado, como controle da coordenação motora de quem medio as distancias dos sensores e do responsável pela soltura do carrinho2.

Considerando que os erros abordados não acontecessem, estaríamos com um resultado perfeitamente igual a zero.

REFERÊNCIAS

HALLIDAY, David et al. Fundamentos de Física: Mecânica. 7 ed. Vol. 1. Rio de Janeiro: LTC, 2001.

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