Movimento retilíneo uniforme (M.R.U.)

    Movimento retilíneo uniforme (M.R.U.) é descrito como o movimento de um móvel em relação a um referencial, movimento este que tem velocidade constante ao longo de um percurso retilíneo. Pela primeira lei de Newton, todo corpo tente a se manter em seu estado de repouso, ou em movimento retilíneo uniforme, a menos que uma força o faça muda seu estado.

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            Dessa forma um móvel livre da ação de forças externas, ou estará parado com v=0 ou estará em MRU com v=cost. Como a velocidade é constante em todo o percurso, pela definição de velocidade temos:

  

Fazendo tₒ=0, temos:

         Assim obtemos a equação horaria do MRU , onde x é posição final, xₒ é a posição inicial, v é a velocidade e t é o tempo. O gráfico dessa equação, da posição x tempo, é uma reta inclinada que passa pelo eixo y no ponto xₒ, e que tem como coeficiente angula a velocidade v. Caso o movimento seja no sentido da trajetória o movimento será classificado como progressivo e a velocidade será positiva, mas se o movimento acontece no sentido oposto a trajetória, o movimento será retrógrado, e a velocidade terá sinal negativo.

Outro gráfico do MRU além do citado acima seria da velocidade em função do tempo, que seria de um reta paralela ao eixo x, pois a velocidade é constante.

Material

Trilho de ar, compressor de ar, cronômetro digital, sensores infravermelhos, planador, câmera digital, régua.

Esquema de montagem experimental

Procedimento

6.1 – Coloque um anteparo no planador.

6.2 –coloque o sensor infravermelho que acionará o cronômetro em um ponto de referência no trilho. Faça desse ponto sua referência inicial, ou seja, sₒ = 0m e tₒ= 0s.  

6.3 – Fixe os outros sensores infravermelhos em posições distintas e bem conhecidas, tomando como referência o sensor start do cronometro. Os sensores infravermelhos devem ficar posicionados de modo que sejam acionados pela passagem do planador, ou seja, o anteparo do planador deve tangenciar a abertura do sensor para cortar o feixe infravermelho ao ultrapassá-lo.

6.4 – Prepare a câmera do celular para filmar o experimento. A câmera deve ficar imóvel, paralela ao trilho de ar e conseguir filmar o movimento do planador do início ao fim.

6.5 – Coloque o planador antes do primeiro sensor, ligue o compressor de ar, e empurre suavemente o planador.

6.6 – Monte uma tabela com os dados obtidos de tempo (t) e posição (s) do planador.

6.7 – Construa um gráfico da posição em função do tempo (s x t) e determine a equação para o movimento do planador.

6.8 – Discuta o significado físico dos coeficientes linear e angular da equação obtida para esse experimento.

6.9 – Determine a velocidade média do planador, incluindo a incerteza da medida.

 Discussão e conclusão

            A partir dos dados de posição e tempo foi criada a tabela 1, mas tomando o tempo inicial como zero (subtraindo 0,293 de cada tempo) se obtém a tabela 2, a qual será utilizada para a análise.

                Utilizando os dados da tabela 2, criamos um gráfico da posição em função do tempo (posição X tempo).

            Fazendo uma análise no gráfico nota-se que a posição do planador varia linearmente com o tempo, e através da linha de tendência e possível nota que a equação da reta é y = 55,629x + 34,082. A qual é similar a equação horaria do MRU, onde 34,082 é o coeficiente linear, ou seja, é o ponto inicial do planador quando t=0, e 55,629 e o coeficiente angula da reta, ou seja, a velocidade em cm/s, que convertendo ficaria aproximadamente 0,55 m/s.

            Pela tabela sabe-se que a posição inicial do planador e 30cm e não 34,082cm como mostra a linha de tendência, essa diferença de 4,082cm ocorre devido a erros de medidas, como é o caso do terceiro sensor, que está fora da linha de tendência. Assim tomando apenas a posição inicial e a posição final do móvel, podemos calcula a equação correta do MRU.

            Considerando a incerteza da régua igual a 0,05 cm e a incerteza do cronometro é igual a 0,0005 s, temos:

Assim a velocidade do móvel com a incerteza é

  . Assim a equação do MRU que descreve o movimento do planado é y=57x+30, ou mais precisamente x=30+57t, onde o coeficiente linear dela é a posição inicial, 30cm, e o coeficiente angula seria a velocidade sem a incerteza, 57cm/s .

            Criando um gráfico da velocidade em função temos uma reta paralela ao eixo x:

            Fazendo uma análise no gráfico, notamos a velocidade não varia no tempo, e como ela está acima do eixo x, podemos concluir que ela é positiva, logo o movimento é progressivo.

            Essa postagem foi uma adaptação de um relatório para a disciplina de Laboratório de Física Geral I, para ter acesso ao relatório completo baixe aqui, na pasta de download além do relatório, vai estar um vídeo do experimento com um arquivo do Tracker já preparado para apenas analisado.