Grupo F

A.L. 1.3 Salto para a Piscina

Grupo F

Fundamentação teórica:

    Dados:

·         Diâmetro da esfera metal = 0,016 m

·         Massa: 16,30g

·         Altura da mesa em relação ao solo (y0): 0,93 m

O que acontece com o “salto para a piscina” ocorre no movimento de qualquer objeto quando é lançado horizontalmente junto à superfície da Terra, este descreve um trajetória semelhante a uma parábola. Um movimento horizontal é uma sobreposição de dois movimentos:

è Movimento Retilíneo Uniforme (eixo do x):

Apresenta uma direção horizontal e a sua velocidade mantém-se constante, isso devido ao facto da resultante das forças ser nula, não tendo aceleração. (x = x0+v t)

è Movimento Retilíneo Uniformemente acelerado (eixo do y):

Apresenta uma direção vertical e, ao contrário do M.R.U., a velocidade varia pois a Fr=Fg. Este movimento tem, também, uma aceleração constante.

Este movimento é descrito pelo seguinte sistema de equações:

          

Relação: alcance – velocidade:

Como se deduz facilmente, o corpo, neste caso, a esfera metálica, quanto maior for a sua velocidade inicial maior será o seu alcance. Assim como, quanto menor for a sua velocidade inicial, menor será o seu alcance. O alcance máximo atingido por um corpo, pode ser calculado da seguinte forma:

                        

                  

Material utilizado:

- Calha flexível;

- Corpo (Neste caso uma esfera de metal);

- Células fotovoltaicas;

- Caixa de madeira com areia (“piscina”);

            - Fita métrica;

            - Digitímetro;

Procedimento:

1.      Mede-se o diâmetro da esfera metálica;

2.      Mede-se a altura da mesa ao solo; a distância da mesa à caixa de madeira;

3.      Coloca-se areia na caixa de areia para que assim que a esfera metálica cair se saiba como máximo de exatidão possível onde a mesma caiu;

4.      Monta-se as células fotovoltaicas à saída da calha;

5.      Através do digitímetro lê-mos o intervalo de tempo e a velocidade com que a esfera metálica passa na calha;

6.      Assim que a esfera cai, mede-se o alcance atingido;

7.      Repete-se o mesmo procedimento em diferentes alturas (h=40, h=35, h=30, h=25), realizando três ensaios em cada uma delas.

Parte Prática:

Valores obtidos nos ensaios, relativamente a cada altura:

Cálculos:

à Velocidade em h=40:

V = d =    0,016   = 1,26 m/s

      Δt   0,012706

à Velocidade em h=35:

V = d =    0,016   = 1,167 m/s

      Δt    0,013711

à Velocidade em h=30:

V = d =    0,016   = 1,03 m/s

      Δt   0,015535

à Velocidade em h=25:

V = d =    0,016   = 0,862 m/s

      Δt   0,018566

Podemos agora cálcular as Energias Dissipadas:

               Energia cinética:

              Energia potencial:

              Energia mecânica:

Com todos os dados obtidos foi, assim, permitido elaborarmos um gráfico que relaciona a velocidade horizontal com a distância:

  

Conclusão:

Os resultados obtidos na experiência são inferiores aos resultados previstos teoricamente, isto devido ao facto de, ao realizarmos a experiência, desprezarmos as forças de atrito existentes. Quanto à distância, tal e qual como era de esperar, é superior ao valor teórico devido à resistência do ar que atrasa a chegada da esfera ao chão.

Contudo, com esta atividade, é nos permitido concluir que o alcance do corpo depende da altura e da sua velocidade; quanto maior for esta altura h, tanto maior será a velocidade horizontal de saída da calha e, consequentemente, o alcance atingido como foi mencionado anteriormente. 

Pode também concluir-se que nem toda a energia é conservada e, também, que a velocidade do corpo é diretamente proporcional à distância que o mesmo irá alcançar.