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Experiencia para comprovar o choque inelástico com uma experiencia realizada em laboratório
Tipologia: Trabalhos
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As colisões são interações entre corpos em que um exerce força no outro como por exemplo em um jogo se sinuca quando uma bola acerta outra. Em um sistema mecanicamente isolado as forças internas são maiores que as externas então coisas como o atrito podem ser desconsiderados. Uma colisão com dois corpos apoiados numa superfície plana e horizontal com movi- mentos na mesma direção é chamada de colisão unidimensional frontal. Temos quatro tipos de choques: choque perfeitamente elástico que é quando após a colisão os corpos seguem separados com velocidades diferentes e não a perda de energia cinética, no choque parcial- mente elástico o mesmo ocorre porém a perda de energia, temos também o choque perfeita- mente inelástico onde após a colisão os corpos seguem juntos com a mesma velocidade e não a perda de energia e no choque parcialmente inelástico que ocorre o mesmo com perda de energia. No momento da colisão entre dois corpos podem ocorrer perda de energia por aquecimento, deformação ou pelo som provocado pelo impacto e jamais haverá ganho de energia. Através da observação de uma colisão de dois corpos em um trilho de ar e cronome- trada com o auxílio de sensores conectados a um temporizador realizada por cinco alunos pertencentes ao primeiro semestre do curso de Tecnologia em Automação Industrial do Insti- tuto Federal de São Paulo – Campus, São Paulo, foi possível compreender melhor o fenô- meno da colisão inelástica. Além da observação foram utilizados cálculos para conferir o mo- mento linear, que seria a quantidade de movimento do corpo para conferir se houve perda de energia. A fórmula (1) usada para descobrir a velocidade média do sistema antes e depois do choque consiste na variação da distância sobre a variação de tempo:
A fórmula ( 2 ) foi utilizada para determinar o momento linear inicial do sistema que seria a soma do produto da multiplicação das massas de cada corpo pela sua respectiva veloci- dade:
A fórmula ( 3 ) se refere ao momento linear após o choque entre as massas sendo a mesma que a anterior, mas com novos valores:
Com a fórmula (4) poderemos descobrir a variação do momento linear sendo o de depois da colisão menos o de antes:
Resultados Os valores de tempo e distância de cada teste foram tabelados conforme a tabela 2 abaixo. Além disso foi realizado uma média dos valores para serem usadas na fórmula (1) e obter a velocidade média do sistema antes e depois da colisão. Tabela 2: Tempo, distância e velocidade Nº de medidas Inicial (Antes da colisão) Final (Após colisão) 1º intervalo 2º intervalo X1 – X0 t1 – t0 X2 – X1 t2 – t 1 63 cm 0,637 s 38 ,3 cm 0,933 s 2 63 cm 0,708 s 38 ,3 cm 1,052 s 3 63 cm 0,831 s 38 ,3 cm 1,263 s 4 63 cm 0,725 s 38 ,3 cm 1,049 s 5 63 cm 0,845 s 38 ,3 cm 1,551 s Valor Médio 63 cm 0,7492 s 38 ,3 cm 1,1696 s Velocidade Média 0,840 9 m/s 0,3274 m/s É de se observar que a distância é um valor fixo pois os sensores não foram movidos em nenhum dos testes. Após a colisão apesar da distância ser menor, o tempo para percorrer aumentou, ou seja, o carrinho perdeu velocidade e isso é confirmado no cálculo realizado, e como comentado anteriormente tivemos uma variação nos tempos mesmo a distância sendo a mesma por causa da flexibilidade da mola. Com os resultados das fórmulas (2), (3) e (4) foi possível montar a tabela 3 e 4 onde é mostrado as massas e velocidades de cada carrinho antes e depois da colisão além do mo- mento linear e de sua variação conforme o choque. Tabela 3: Dados de antes da colisão Inicial (antes da colisão) 1º intervalo 𝑣 1 𝑚 1 𝑣 2 𝑚 2 p 0,8409 m/s 0,257kg 0 m/s 0,247 kg 0,2161113 kg.m/s Tabela 4: Dados de depois da colisão Final (após a colisão) 2º intervalo 𝑣′ 1 𝑚 1 𝑣 2 ′^ 𝑚 2 p’ (^) ∆𝑝 0,3274 m/s 0,257 kg 0,3274 m/s 0,247kg 0,1650096 kg.m/s (^) - 0,0511017 kg.m/s
Discussão Análise e conclusão
