AL 1 1Movimento num plano inclinado PE

[0:00]Nesta atividade experimental, vamos verificar experimentalmente a relação que existe entre a distância percorrida por um carrinho num plano inclinado e a variação da sua energia cinética. Para isso vamos precisar do seguinte material. Primeiro, medimos a massa do carrinho, 61 g mais ou menos 1 g. A incerteza é 1 g, o menor valor que é possível ler na balança utilizada. E medimos também com uma craveira o diâmetro da haste do carrinho, 3,30 mm, mais ou menos 0,05, que é metade da menor divisão da escala. O digitímetro e a célula fotoelétrica servem para determinar a velocidade do carrinho. Quando a haste do carrinho, com o diâmetro D, passa através da célula fotoelétrica, interrompe um feixe de luz durante um certo intervalo de tempo, delta T, dado pelo digitímetro. Dividindo D por delta T, obtemos o módulo da velocidade média do carrinho no ponto do plano inclinado onde a célula fotoelétrica foi montada. Vamos então passar à experiência e determinar para cada posição da célula fotoelétrica, três medições de intervalo de tempo. O carrinho deve partir sempre da mesma posição. Largamos e registamos o valor do intervalo de tempo obtido no digitímetro. Este procedimento deve ser repetido mais duas vezes com a célula fotoelétrica na mesma posição. Posteriormente, devemos variar a posição da célula fotoelétrica e voltar a repetir o procedimento. Após a realização desta experiência com a célula fotoelétrica em cinco posições diferentes, os resultados da medição dos intervalos de tempo em triplicado foram os seguintes. Devemos agora fazer o tratamento destes dados, calculando o intervalo de tempo médio para cada posição e determinando os desvios. Primeiro, o desvio de cada medição relativamente à média. De seguida, identificamos o desvio absoluto, isto é, o maior desvio em relação à média. E por fim, o desvio percentual, que se calcula dividindo o desvio absoluto pelo valor médio e multiplicando por 100. Estamos agora na posse de todos os dados de que necessitamos para calcular a velocidade do carrinho em cada uma das situações. Assim, a velocidade média é dada por: 3,30 x 10^-3 m, que como vimos é o diâmetro da haste do carrinho, é dividir pelo intervalo de tempo médio em segundos. Como o digitímetro indica valores de tempo em milissegundos, não nos devemos esquecer de convertê-los em segundos. Determinada a velocidade do carrinho em cinco pontos do plano inclinado, podemos agora calcular a energia cinética através da expressão: Energia cinética é igual a 1/2 vezes a massa vezes a velocidade ao quadrado. Para calcular a variação da energia cinética, fazemos energia cinética final menos energia cinética inicial. Uma vez que a energia cinética inicial é zero, pois o carrinho parte do repouso, a variação da energia cinética é igual à energia cinética final, ou seja, 1/2 de M V final ao quadrado. Sabendo que a massa do carrinho é 61 x 10^-3 kg, substituindo ficamos com 1/2 de 61 x 10^-3 vezes a velocidade final, ou seja, o valor da velocidade média ao quadrado. Assim, aplicando esta expressão, podemos calcular a variação da energia cinética em cada uma das distâncias. Temos agora todos os valores de que necessitamos para traçar o gráfico da variação de energia cinética em função da distância percorrida. Verificamos então que, tal como previsto teoricamente, a variação de energia cinética é diretamente proporcional à distância percorrida. A obtenção de uma reta com o coeficiente de correlação de 0,9987 permite-nos confirmar esta conclusão. O carrinho aumentou a velocidade durante a descida, o que levou a que a energia cinética final fosse tanto maior quanto maior fosse a distância percorrida no plano inclinado. Os erros associados a esta atividade podem dever-se ao facto de não considerarmos o atrito, ao mau posicionamento da célula fotoelétrica, que deve estar perpendicular ao plano inclinado, e ainda a erros nas medições da distância e da posição final.