Movimento Retilíneo Uniformemente Variado – MRUV

1.    OBJETIVOS

• Proporcionar a realização de um experimento sobre MRUV a partir de materiais de baixo custo;
• Apresentar os conceitos de velocidade e aceleração.

2.    INTRODUÇÃO

Movimento Retilíneo Uniformemente Variado

Um dos propósitos da Física é estudar o movimento dos objetos: a rapidez com que se movem, por exemplo, ou a distância percorrida num dado intervalo de tempo. [1]
O Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV) caracteriza-se por apresentar aceleração constante cuja trajetória descreve uma linha reta. Este movimento é evidenciado dentro da Cinemática, a qual descreve os movimentos independentes de suas causas, voltando as observações e as análises apenas para a descrição matemática do movimento, acompanhando as diferentes posições ocupadas pelos objetos móveis, em função do tempo.
Quando a velocidade de uma partícula varia, diz-se que a partícula sofreu uma aceleração (ou foi acelerada). Para movimentos ao longo de um eixo, a aceleração média em um intervalo de tempo é:

Em palavras, a aceleração de uma partícula em qualquer instante é a taxa com a qual a velocidade está variando neste instante.
Sendo a aceleração constante, esta faz variar a velocidade do objeto. Se a velocidade aumenta com o tempo, o movimento é dito Acelerado; caso a velocidade diminua com o tempo, o movimento é Retardado (Figura 1).

Figura 1 - Sinal da aceleração

Este experimento possibilita a compreensão do Movimento Retilíneo Uniformemente Acelerado, através da obtenção de uma aceleração constante, a partir da análise de dados obtidos experimentalmente.

3.    PARTE EXPERIMENTAL
3.1.     Materiais
▪    Dois canos de aproximadamente;
▪    Fita adesiva;
▪    Régua;
▪    Fita de papel (do tamanho dos canos);
▪    Bola de rolamento ou bola de gude;
▪    Calço;
▪    Cronômetro.

3.2.     Procedimento experimental

a)    Construção do experimento:

Com o auxílio de uma régua divida a fita de papel em centímetros e numere-os, criando uma régua do tamanho do cano que será utilizado no experimento.

Cole a fita de papel na lateral de um dos canos, de modo com que a bola, ao rolar, não toque nela.

Una os canos nas extremidades com fita adesiva. Você obterá um “trilho” (Figura 2).

Figura 2 - Trilho obtido ao se unir os canos

b)    Procedimento:

Coloque um calço numa das extremidades dos tubos, de forma que ao soltar a bola ela adquira um movimento acelerado não muito rápido.

Coloque a bola no início da fita (Figura 3) e solte-a acionando o cronômetro simultaneamente. Observe o movimento da bola e anote o tempo que ela leva para percorrer a distância de uma extremidade a outra da fita.

Figura 3 - Esquema do experimento montado

Repita o procedimento soltando a bola de outro ponto da fita para ter como comparar diferentes valores, com o cuidado de que o ponto inicial (de onde a bola será solta) deverá ter sempre a mesma altura já que as causas dos valores obtidos não estarão sendo levados em consideração.

4.    DADOS OBTIDOS E RESULTADOS

Na tabela 1 estão sendo representados os valores de distância percorrida pela bola durante sua trajetória no experimento e seu respectivo tempo, e os valores de velocidade e aceleração calculados.

Tabela 1 – Valores de distância e tempo obtidos experimentalmente

A partir dos valores listados na tabela acima foi possível construir gráficos relacionando distância e tempo (d x t), velocidade e tempo (v x t) e aceleração e tempo (a x t).

 

Gráfico 1 - MRUV - Relação entre distância e tempo

 

Gráfico 2 - MRUV - Relação entre velocidade e tempo 

Gráfico 3 - MRUV - Relação entre aceleração e tempo

A partir do gráfico 1, que relaciona a distância e o tempo, é possível encontrar a velocidade por meio do cálculo da área da figura formada abaixo da reta.

No gráfico 2 é possível observar a variação da velocidade em função do tempo, sendo que neste caso com o passar do tempo a velocidade aumenta.

No terceiro gráfico observa-se que a aceleração é constante, ouo seja, não varia com o passar do tempo e o aumento da velocidade.

Os sinais da velocidade e da aceleração são iguais, portanto o movimento da bola durante o experimento é acelerado, e como ela se move em direção ao eixo positivo o movimento é progressivo.

5.    DISCUSSÕES

A partir da realização deste experimento foi possível visualizar o conceito de Movimento Retilíneo Uniformemente Variado.

Os valores obtidos experimentalmente possibilitaram o cálculo da velocidade e da aceleração da bola ao rolar pelo trilho e a construção de gráficos que ilustram o movimento desta partícula durante sua trajetória.

Pode-se notar também a variação da velocidade nos diferentes intervalos de tempo observados, o que propicia a análise da aceleração da partícula durante a prática.

6.    CONCLUSÓES

Todo o experimento foi realizado a partir de materiais de baixo custo, possibilitando maior contato entre o aluno e os conceitos apresentados, e estes conceitos foram expostos de forma bastante clara durante a prática.

7.    REFERÊNCIAS

[1] HALLIDAY, D; RENISCK, R; WALKER, J. Fundamentos de Física, VOLUME 1: Mecânica. 8ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008. P. 21 – 27.

[2] Adaptado de: MARTINS, L. C. Minicurso de Física Experimental: Mecânica. Disponível em: <http://www.mundofisico.joinville.udesc.br/index.php?idSecao=107&idSubSecao=&idTexto=245>. Acesso em 14 de mai. de 2012.

8.    ANEXOS

8.1.     Questões para pesquisa:

1-    Calcule os valores da velocidade média e da aceleração média da bola no experimento.

2-    O movimento da bola é acelerado ou retardado? Explique com base nos valores de velocidade e aceleração obtidos anteriormente.

3-    Construa gráficos de distância por tempo (d x t), velocidade por tempo (v x t) e aceleração por tempo (a x t).

4-    Mostre como é possível obter os valores encontrados na questão 1 a partir dos gráficos construídos na questão 3.

Equipe: Fabiano Silva, Mª Cristina Marques, Michele Magnavita, Thaise Alves e Thalita Maciel

Orientador: Esaú Francisco Sena