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Trabalhos de Estudantes

Trabalhos de Físico-Química - 11º Ano

Lançamento Horizontal de Projéctil

Autores: Raquel Sofia

Escola: Escola Secundária Forte da Casa

Data de Publicação: 12/12/2007

Resumo do Trabalho: Relatório sobre o Lançamento Horizontal de Projéctil com o objectivo a determinação do alcance e da velocidade inicial, efectuado no âmbito da disciplina de Físico-Química (11º ano). Ver o Trabalho Completo

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Lançamento Horizontal de Projéctil

Objectivo

A realização desta actividade tem “Lançamento Horizontal de Projéctil”, tem como o objectivo a determinação do alcance e da velocidade inicial.

Fundamento Teórico

Quando um corpo é lançado ao ar pode descrever movimentos diferentes, neste caso que é o lançamento horizontal de um projéctil,têm-se  dois movimentos simultanêos e independentes: Um movimento vertical, uniformemente variado, sob a acção exclusiva da gravidade. E um movimento horizontal uniforme, pois não existe aceleração na direcção horizontal.

No movimento vertical, actua a  aceleração da gravidade (este movimento é vísivel a partir do momento em que é lançado o projéctil, uma vez que o mesmo possuí apenas componente horizontal de velocidade inicial), enquanto que no movimento horizontal, não há a componente da aceleração a actuar sobre o projéctil, daí que existe só e apenas movimento rectílineo e uniforme de velocidade sempre constante.

Em relação à conservação da energia mecânica verificamos que quando um corpo está a uma determinada altura, ele possui energia potencial e à medida que vai caindo, desprezando a resistência do ar, a energia potencial do corpo que ele possui no inicio da trajectória vai se transformando em energia cinética e quando este atinge o  nível de referência a energia é transformada em energia cinética na totalidade.

Na ausência de forças disssipativas, a energia mecânica total do sistema conserva-se, ocorrendo transformação de energia potencial em cinética e vice-versa.

Um corpo está em queda livre quando não tem velocidade inicial e se encontra apena sob a acção da força gravítica, tendo assim aceleração constante que corresponde à aceleração da gravidade (= 9,8 m/s²)

O tempo que um projétil gasta para cair, quando lançado horizontalmente, é o mesmo que gastaria para cair em queda livre, visto que desprezando a acção do ar, todos os corpos lançados do mesmo sítio, sem resistência do ar, caem com a mesma aceleração , independentemente das suas massas. Essa aceleração chamada de força gravítica que por sua vez varia com a altura onde o corpo está, mas devido à variação ser pequena, normalmente é desprezada e adoptamos 9,8 m/s².

Material

- Suporte Universal

- Mangueira

- Berlinde

- Fita-cola

- Folha de papel

- Papel Quimico

- Régua

- Mesa

Montagem

Procedimento Experimental

1º- Primeiramente monta-se o suporte universal para depois se poder encaixar a mangueira (a mangueira está colocada de modo a não estar direita).

2º- Com a fita-cola, cola-se a mangueira à extremidade da mesa.

3º- Com a régua mede-se a altura do chão à mesa e depois do tampo da mesa ao topo da mangueira e registam-se as medições efectuadas.

4º- Cola-se com fita-cola, papel branco no chão, para registar o local onde o berlinde vai cair, e por cima do papel branco, coloca-se o papel quimico.

5º- De seguida, deixa-se cair pela mangueira, o berlinde. Faz-se três ensaios.

6º- Após os três ensaios, mede-se a distância da mesa a cada um dos três pontos e registam-se as medições efectuadas.

7º- Efectuam-se os cálculos para determinar o alcance, a velocidade inical, a conservação da energia mecânica e também o erro relativo.

Medições

Altura do chão à mesa

72cm = 0,72m

Altura da mesa à magueira

69cm= 0,69m

Alcance do ponto A

70,4cm= 0,704m

Alcance do ponto B

69,0cm= 0,690m

Alcance do ponto C

72,4cm= 0,724m

Alcance do berlinde (média)

70,6cm= 0,706m

Cálculos

1º- Determinar a velocidade inicial do berlinde como projéctil

   - Cálculo da média do alcance do berlinde (pontos)

   - Cálculo do tempo de queda

   - Cálculo da velocidade inicial do berlinde

2º- Determinar a velocidade do berlinde, considerando que existe conservação da energia mecânica.

   - Cálculo da velocidade final

3º- Determinar o erro relativo que se cometeu ao desprezar a resistência ao movimento provocado pela magueira.

   - Cálculo do erro relativo

Conclusão e Crítica

Após a elaboração desta experiência conclui-se que se o motivo pelo qual foram feitos três ensaios, foi para se poder calcular a média dos pontos e trabalhar com o valor médio para minimizar os erros experimentais, daí o valor do alcance que foi de 0,706m.

A velocidade só pôde ser determinada depois de se calcular o tempo de queda do berlinde, uma vez que, o tempo na componente vertical é o mesmo que na componente horizontal, onde substituimos na formal o tempo pelo valor obtido anteriormente e pôde-se calcular a velocidade inical.

O cálculo da velocidade final a partir da energia mecânica, foi realizado, sabendo que no no inicio do trajecto não existia energia cinética, apenas existia potencial enquanto que no final era o contrário, ou seja, havia energia cinética, mas não havia energia potencial. O valor da velocidade final obtido quase o dobro do valor obtido correspondente à velocidade inicial. Estes cálculos foram elaborados considerando  o tampo da mesa a origem do referencial, daí ter-se utilizado a altura como 0,69m.

O erro relativo foi elevado devido à discrepância entre o valor teórico e o valor real, ou seja, há atrito entre a mangueira e o berlinde, mas uma vez desprezado no cálculo da energia mecânica, o valor obtido foi elevado em relação ao real, daí que no cálculo do erro, o resultado tenha sido de aproximadamente 49,6%. Na mangueira o movimento era acelerado e não uniforme.

No decorrer da experiência foram elaborados 6 ensaios em vez de 3, embora apenas 3 tenham sido contabilizados, uma vez que os 3 primeiros ensaios não ficaram registados no papel porque não chegaram ao alcance deste. Os 3 primeiros ensaios consecutivos não foram contabilizados enquanto que os 3 últimos ensaios consecutivos foram os contabilizados para proseguir com os cálculos.

Bibliografia

http://br.geocities.com/saladefisica3/laboratorio/projetil/projetil.htm

http://64.233.183.104/search?q=cache:bsIWVgIuFHAJ:server.fsc.ufsc.br/~arden/problemas/PROBLEMAS%2520SOBRE%2520LAN%25C7AMENTO%2520DE%2520PROJ%25C9TEIS.doc+movimento+uniforme+no+lan%C3%A7amento+horizontal+de+projetil&hl=pt-PT&gl=pt&ct=clnk&cd=11

http://br.geocities.com/saladefisica3/laboratorio/quedalivre/quedalivre.htm

 

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