MRU - Laboratório de Física – Campus Blumenau

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
Campus de Blumenau
Física I
Experimento 01: Movimento Retilíneo Uniforme (MRU)
Introdução
O movimento retilíneo uniforme (MRU) é a forma mais simples de deslocamento e
consiste no movimento de um corpo ao longo de uma trajetória retilínea, com velocidade escalar
constante em qualquer instante ou intervalo de tempo, em relação a um determinado referencial.
Nesse caso, observa-se que o corpo percorre distâncias iguais em intervalos de tempo iguais, ou
seja, sua velocidade escalar média é igual à sua velocidade instantânea em cada instante de
tempo.
No MRU a velocidade do corpo é calculada a partir da razão entre a variação das
posições e a variação de tempo, portanto:
v=
x−x 0
∆x
→v=
∆t
t−t 0
onde ∆ x=x−x 0 é a variação da posição e ∆ t=t−t 0 é a variação de tempo.
Assim, podemos encontrar a posição de um corpo em qualquer instante de tempo a partir da
relação conhecida como função horária da posição:
x=x 0+ v ( t −t 0 )
Objetivo
Este experimento tem por objetivo investigar o deslocamento de um móvel em
movimento retilíneo uniforme em função do tempo. O estudo ocorrerá através da obtenção e
interpretação gráfica dos dados.
Materiais
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01 Carrinho móvel (Variable Speed Motorized Cart ME-9781);
01 Suporte linear (Pastrack ME-6960);
01 Fonte de tensão (DC Programmable Power Supply PI-9880);
01 Sensor de rotação (Rotary Motion Sensor PS-2120A);
01 Assessório de montagem para suporte linear (Dynamic Track Mount CI-6692);
01 Adaptador de fio (IDS Track Pulley Bracket ME-6569);
01 Interface USB (USB Link PS-2100A);
01 Assessório de ajuste de estágio final (Adjustable End Stops ME-8999);
02 Cabos com plug babana;
01 Linha;
01 Netbook com programa de aquisição de dados;
Resumo do experimento
A partir da aplicação de um determinado potencial elétrico, um carrinho iniciará um
movimento com velocidade constante ao longo de um suporte linear. Um sensor de rotação,
acoplado ao carrinho, registrará informações de sua posição em diferentes instantes de tempo.
Procedimento experimental
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Posicione o carrinho numa das extremidades do suporte linear (posição inicial);
Selecione o controlador de voltagem em 3,00 V;
Abra a aba “Parte A” com taxa de amostragem na frequência de aquisição em 2,00 Hz;
Clique em “Gravar” e imediatamente coloque em contato os cabos do controlador de
voltagem (plug banana), para o carrinho entrar em movimento.
OBS: (A TOMADA DE DADOS SERÁ ENCERRADA ASSIM QUE O CARRINHO
PERCORRER 50 CM, PORTANTO, NÃO DEIXE OS CABOS EM CONTATO
ENTRE UMA MEDIDA E OUTRA).
Copie e salve os dados experimentais obtidos.
Abra a aba “Parte B” com taxa de amostragem na frequência de aquisição de 10,00 Hz e
repita a medida copiando e salvando os dados experimentais.
7. Mude o controlador de voltagem para 8,00 V.
8. Abra a aba “Parte C” com taxa de amostragem na frequência de aquisição de 5,00 Hz e
repita a medida copiando e salvando os dados experimentais.
9. Abra a aba “Parte D” com taxa de amostragem na frequência de aquisição de 20,00 Hz
e repita a medida copiando e salvando os dados experimentais.
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Tratamento de dados e discussão
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Apresente as tabelas com os dados experimentais e respectivos erros para cada uma das
quatro medidas (considere que a resolução linear do sensor de rotação é de 0,02 mm e o
erro do tempo inversamente proporcional a frequência e dado por Δt = 0,0003/f).
O que ocorreu quando as frequências de aquisição de dados foram alteradas? Os erros
das medidas são iguais ou diferentes? Por que?
Construa manualmente, em papel milimetrado, os gráficos para as medidas com
frequência de aquisição de 2,00 Hz e 5,00 Hz.
Construa, a partir de algum programa, os gráficos para as medidas com frequência de
aquisição de 10,00 Hz e 20,00 Hz.
A partir dos gráficos obtidos, calcule as velocidades médias dos carrinhos. (Utilize o
método da “mão livre” e método de mínimos quadrados para os gráficos em papel
milimetrado. Faça o ajuste linear para os gráficos obtidos através do programa).
Calcule os coeficientes lineares das equações. O que eles significam fisicamente?
Esboce, em papel milimetrado, o gráfico da velocidade média (calculada anteriormente
para 2,00 Hz) em função do tempo (V m x t). Calcule a área da figura formada pela linha
do gráfico e pelo eixo dos tempos. O que essa área representa fisicamente?
Explicite, para cada gráfico, as equações da posição em função do tempo, com os
respectivos parâmetros.
Se o carrinho da questão 7 continuasse seu movimento, onde ele estaria após o intervalo
de tempo de 1000,0000 s?
Quais conclusões podem ser tiradas deste experimento?
Bibliografia
1.
David Halliday, Robert Resnick e Jearl Walker. Fundamentos de Física Vol. 1 – Mecânica – 9ª
Ed. 2012. Ed. LTC.
2.
Moysés Nussenzveig. Curso de Física Básica Vol. 1 – Mecânica – 5ª Ed. 2013. Ed. Edgard
Blucher.
3.
Roger A. Freedman, Hugh D. Young . Sears & Zemansky Física 1 – Mecânica – 12ª Ed. 2008.
Ed. Pearson.