A.L.1.3. Salto Para a Piscina Grupo G

Na aula laboratorial de Física e Química do dia 19 de Outubro, foi-nos proposta a realização de uma experiência onde tínhamos como objetivo estudar o movimento composto da queda livre de uma esfera, lançada de uma calha de forma parabólica, relacionar a velocidade inicial e a distancia que cai na calha com a altura com que largamos a esfera, e a dissipação de energia durante a descendência da calha.

Em primeiro lugar, medimos o diâmetro e a massa da esfera:

 

Em seguida montamos o equipamento, metendo o sensor fotovoltaico no fim da calha, e apontamos a calha em direção a uma caixa com areia, onde iria cair a esfera, que, fortuitamente, a areia servia não só para amortecer a queda, como também dava para marcar a queda da esfera. A altura do ponto final da calha é de:

Como não tínhamos uma ferramenta apropriada, largávamos a bola de quatro pontos específicos da calha (25, 30, 35 e 40 cm) com as nossas mãos. Este procedimento pode ser observado aqui, e a tabela de resultados a seguir.

Já que existem forças de atrito aplicadas na esfera, podemos deduzir que a energia cinética final é inferior à energia potencial inicial, portanto:

 Os resultados das energia dissipadas (em joules) estão representadas na tabela seguinte:

O movimento da esfera ao longo do tempo é composto; dispõe de uma componente horizontal (movimento retilíneo uniforme) e uma componente vertical (movimento retílineo uniformemente acelerado). Desta forma, o movimento da esfera pode ser traduzido em duas equações:

Com os dados que obtemos até agora, é possível criar uma equação que descreve o alcance em função da velocidade horizontal:

Com isto, conclui-se que o alcance é diretamente proporcional à velocidade horizontal.

Usando os dados recolhidos da experiência, fizemos um gráfico que relaciona a velocidade horizontal com a distância que obtivemos:

Conclusão: 

Os resultados que obtivemos foram ligeiramente inferiores aos que eram previstos nas nossas equações, que é facilmente justificado se considerássemos as forças de atrito que são aplicadas na esfera, e também graças ao facto de os nossos métodos e instrumentos não serem 100% eficazes.

A partir dos cálculos, pode-se concluir que a energia não é totalmente conservada ao descer a calha, e que velocidade horizontal com que o projétil sai da calha é diretamente proporcional com a distancia que este alcançará.