Portfólio: O gato de Schrörzenegger

Curso

Licenciatura em Física

Disciplina

Informática Aplicada ao Ensino de Física

Professor

Evandro Cantú

Equipe

• Nicolas
• Christopher
• Lucas

Experimento: Tempo de reação humana

O experimento teve como objetivo medir o tempo de reação humana, utilizando uma régua de 30 cm, a qual foi deixada cair e capturada antes de cair no chão.O tempo de reação foi medido com um cronômetro .

Relatório tempo de reação

Pagina do IFPR Foz

--Nicolas.trindade (discussão) 20h08min de 25 de setembro de 2018 (BRT)

--Lucas.santos (discussão) 20h19min de 25 de setembro de 2018 (BRT)

Gráficos com a Planilha de Cálculo

Gráfico Tarefa 2

--Christopher.barboza (discussão) 20h15min de 25 de setembro de 2018 (BRT)

Experimento: Velocidade média e Instantânea

introdução

É tido como um dos inúmeros objetivos da física o estudo do movimento dos objetos: a rapidez com que se movem, como exemplo, ou a distância percorrida em um certo intervalo de tempo. (Walker, 2016).

Velocidade média e instantânea

A velocidade é uma grandeza vetorial, deste modo possui um módulo e uma orientação (direção e sentido), e pode também ser representada por componentes. Se um corpo se move de um ponto a outro no espaço, é possível calcular a “rapidez”, com que este corpo se move. Pode-se definir duas grandezas que expressam essas “rapidez” de um movimento: velocidade média e velocidade instantânea. No caso de um movimento bidimensional e tridimensional, deve- se considerar essas grandezas como vetores e utilizar a notação vetorial. (Walker, 2016). No caso da velocidade média podemos ter como a razão entre o deslocamento (ΔS), do corpo e o intervalo de tempo (Δt), durante o qual esse deslocamento ocorreu. Sendo expressa da seguinte forma:

$v_{m}={\frac {\Delta S}{\Delta t}}={\frac {S-S0}{t-t0}}$

Pela notação temos que s0 é a posição ocupada pelo corpo no instante t1, e S no instante t. A unidade da velocidade média que se faz uso no SI é o metro por segundo (m/s). Já no caso da velocidade instantânea, ela é obtida a partir da velocidade média reduzindo o intervalo de tempo (Δt) até torná-lo próximo de zero. Quando Δt diminui, a velocidade média se aproxima cada vez mais de um valor limite, que é a velocidade instantânea. (Walker,2016). Sendo expressa da seguinte forma:

$v_{i}=\lim _{\Delta t\to \ 0}{\frac {\Delta S}{\Delta t}}={\frac {dx}{dt}}$

Pela notação, observe que v, é a taxa com a qual a posição S, está variando com o tempo em um dado instante, isto é, v é a derivada de S em relação a t. A unidade utilizada é (m/s).

Objetivos

Os objetivos deste experimento experimental são: analisar o movimento de uma bolinha ao descer a calha e calcular a velocidade média, elaborar um procedimento experimental para estimar a velocidade instantânea.

Materiais e Procedimentos

Na realização do experimento foram utilizadas duas calhas com inclinação estabelecida pelo grupo, uma esfera (bolinha de gude), cronômetro e trena. 1 - Coloque a esfera no topo da calha e deixe rolar. Com um cronômetro, meça o tempo que a esfera gasta para descer a calha com uma inclinação pequena. Anote o resultado.

Medidas	Tempo Total(s)
1	2,90
2	2,95
3	2,81
4	2,80
5	2,92
Média	2,876

Tabela 1:Tempo

O tempo gasto para descer toda a calha foi de 2,876s.

2 - Calcule a partir do tempo medido a velocidade da esfera ao descer a calha usando a expressão: v=${\frac {\Delta S}{\Delta t}}$

RS: v=${\frac {1,09}{2,876}}$= 0,379m/s.

3 - A velocidade calculada acima é realmente a velocidade com que a esfera desce a calha ou é apenas a velocidade média? Explique.

RS:Apenas a Velocidade média, pois, a velocidade nos instantes iniciais são muito inferiores às velocidades dos instantes finais. Como há uma inclinação a bolinha tende a acelerar, fazendo com que a bolinha adquira uma velocidade cada vez maior durante o percurso.

4 - Você acha que o tempo que a esfera gastaria para descer a primeira metade da calha é metade do tempo para descer a calha inteira, mais da metade ou menos da metade? Justifique. (Responder antes de realizar a medida).

RS:Não, mais da metade do tempo. Porque, na primeira metade da calha a velocidade inicial é 0, com uma aceleração X. Na segunda metade da calha, a velocidade inicial é igual a velocidade final da primeira metade da calha e com a mesma aceleração X. No entanto a distância na qual a bolinha deve percorrer, na segunda metade da calha, é equivalente à distância da primeira metade, sendo que, a bolinha já contém uma velocidade, mantendo a mesma aceleração, isso faz com que o tempo seja menor.

5 - Meça agora o tempo que a esfera gasta para descer a primeira metade da calha e anote o resultado.

Tabela 2: Tempo de descida 1 e 2

Medidas	Primeira Metade(s)	Segunda Metade(s)
1	1,94	0,96
2	1,89	1,13
3	1,92	0,96
4	2,00	0,95
5	1,97	0,91
Média	1,944	0,982

Tempo gasto para descer a primeira metade da calha foi de 1,94s

6 - Esta medida está de acordo com a sua previsão? Caso não esteja, explique a diferença.

RS:Sim, pois o tempo gasto é maior do que o da segunda metade como previsto.

7 - Calcule a velocidade média na primeira metade da calha e na segunda metade da calha. Compare os resultados com aquele obtido na questão 2.

Primeira Metade	Segunda Metade
s= 0,545m	S= 0,545m
t= 1,944 s	T= 0,982 s
Vméd= 0,2803 m/s	Vméd= 0,555 m/s

Tabela 3: Velocidades médias 1 e 2

Na primeira metade da calha, o valor da velocidade é abaixo da velocidade média. Na segunda metade da calha esse valor é acima da velocidade média.

8 - Vamos agora estimar a velocidade instantânea da bolinha quando ela passa por um ponto da calha, e não mais a velocidade média em todo o percurso. Elabore uma maneira de realizar esta estimativa para um ponto situado a 20 cm do início da calha. Descreva em detalhes o procedimento proposto pelo grupo e discuta os resultados obtidos.

RS: O experimento proposto foi, marcar o ponto A: 20 cm do inicio da calha e o ponto B:10 cm do inicio da calha, e medir com ajuda de um cronômetro o tempo que a bolinha levou para percorrer a distância de B até A, resultando em um intervalo de tempo pequeno, assim podemos encontrar um valor aproximado da velocidade instantânea, pois como o tempo irá tender à zero podemos encontrar um valor muito próximo da verdadeiro valor. Então temos:

Medidas	Intervalo de tempo entre, A e B
1	0,48s
2	0,47s
3	0,35s
4	0,39s
5	0,35s
Média	0,41s

Tabela 4: Intervalo de tempo entre B e A

Com isso, e tendo conhecimento que a distância entre os pontos B e A é de 10 cm, utilizamos a fórmula v= St, para obtermos aproximadamente a velocidade instantânea: v=${\frac {0,1}{0,41}}$= 0,244m/s

9 - Utilizando o mesmo procedimento da questão anterior, para descobrir a velocidade da bolinha no instante em que ela passa por um ponto situado a 20 cm do final da calha. Comparar esse valor com o obtido na questão 7. Vocês esperavam esta diferença?

RS:Nesta nova medida, foi preciso adaptar algumas coisas, marcamos novamente um ponto A, mas desta vez à 20 cm do final da calha, e um ponto B à 50 cm do final da calha, resultando em uma distância entre o ponto B e o ponto A de 30 cm, esta distância foi necessária, pois, estávamos fazendo a medida com cronômetros manuais, então os reflexos humanos entram em ação prejudicando uma medida mais precisa em um intervalo menor de distância e consequentemente, menor em tempo. Com tal construção temos:

Medidas	Intervalo de tempo entre, A e B
1	0,53s
2	0,60s
3	0,46s
4	0,53s
5	0,59s
Média	0,542s

Tabela 5: Intervalo de tempo entre B e A

Com isso, e tendo conhecimento que a distância entre os pontos A e B é de 30 cm, utilizamos a fórmula v= St, para obtermos aproximadamente a velocidade instantânea:

v=${\frac {0,3}{0,542}}$= 0,555m/s

10 - Elabore um procedimento para coletar dados e construir um gráfico da posição versus tempo para o movimento da bolinha. A partir deste gráfico, determine a equação para este movimento.

RS:Primeiramente o grupo utilizou uma segunda calha (com um comprimento maior), pegou-se a calha e colocou sobre uma base (criando uma inclinação). Medindo o comprimento da calha, constatou-se que a mesma possuía 2 metros, desde modo a cada 20 cm era feita uma marcação na calha. Para fazer então a coleta de dados a fim de determinar o gráfico (posição X tempo), fez-se o uso de um celular (para filmar o movimento a ser realizado pela bolinha de gude) e um cronômetro (colocado no mesmo plano da filmagem (a fim de obter a marcação temporal). Com um auxílio de um editor de vídeo foi possível determinar a posição ocupada pela bolinha em determinado instante, conforme mostrado na tabela 6 e no gráfico 1.

Medidas	Distância (m)	Tempo Obtido (s)
0	0,0	0,00
1	0,2	0,655
2	0,4	0,972
3	0,6	1,244
4	0,8	1,473
5	1,0	1,671
6	1,2	1,741
7	1,4	1,997
8	1,6	2,160
9	1,8	2,324
10	2,0	2,455

Tabela 6: Distância X Tempo

11- Como vocês analisam a precisão das medidas realizadas neste experimento? Elas são confiáveis? Até que ponto? Quais aspectos são relevantes para esta análise, ou seja, quais fatores poderiam levar a erros nas medidas realizadas? Vocês se contentaram em fazer apenas uma medida em cada experimento ou fez várias medidas para obter dados mais confiáveis?

RS:O grupo realizou o experimento de forma satisfatória, a precisão do mesmo está inteiramente ligada aos materiais usados, não sendo tão exata como poderia ser, se comparado com práticas experimentais com o auxílio de instrumentos mais adequados. As medições remontam a realidade do sistema analisado, para entender o movimento e atestar a confiabilidade do mesmo a ponto de entender seu comportamento, mas não para determinar com exatidão a velocidade instantânea do corpo em um determinado ponto. Tendo em vista obter uma melhor aproximação dos valores apresentados no sistema, avaliando o conjunto de 10 medições de modo a maximizar o processo e minimizar os possíveis erros. Alguns fatores que podem levar a erros nas medidas neste experimento, erro de paralaxe, quando o deslocamento aparente de um objeto muda quando se muda o ponto de observação, imprecisão dos instrumentos utilizados e falhas humanas como, determinação incorreta nas leituras dos tempos.

Conclusão

O concluso relatório, apresentou de modo coeso, um método satisfatório para obtenção de dados na análise de um sistema de deslocamento, o grupo salientou a realização do experimento da forma mais satisfatória dentro de suas limitações, a precisão do experimento está está inteiramente calcada aos materiais alternativos utilizados, se comparado com práticas experimentais com o auxílio de instrumentos mais adequados o experimento pode conter incongruências devido não somente a falta de materiais adequados mas também a falta de experiência do grupo. Tendo em vista obter uma melhor aproximação dos valores apresentados no sistema, avaliando o conjunto de 10 medições de modo a minimizar os possíveis erros, o presente relatório está perfeitamente amparado no que diz respeito à, compreender o movimento e atestar a confiabilidade do mesmo no sistema, à ponto de entender seu comportamento ecumênico.

Experimento II: Determinação do coeficiente de atrito

Introdução

Força de Atrito:

A força de atrito se opõe ao movimento, ela depende da natureza da superfície(coeficiente de atrito), a força de atrito é proporcional à força Normal do corpo. Existem dois tipos de atrito: o atrito estático e o cinético.

Atrito estático:

É a força de atrito que atua quando não ocorre deslizamentos dos corpos. A força de atrito estático máxima é a força minima para iniciar o movimento de um corpo. Quando o corpo não está em movimento a força de atrito deve ser maior que a força aplicada, então é usado o coeficiente de atrito estático.

Sua formula:

F = μe . N

Onde μe é o coeficiente de atrito estático e N é a força normal.

Atrito Cinético:

É a força de atrito que atua quando ocorre deslizamento dos corpos. Quando a força aplicada no corpo é maior que a força de atrito estático,ocorre movimento e consideramos sua força de atrito cinético ou dinâmico. A força de atrito cinético é sempre menor que a força aplicada, no calculo utilizamos o coeficiente de atrito estático.

Sua formula

F = μc . N

Onde μc é o coeficiente de atrito cinético e N a força normal.

Objetivos

O experimento tem como objetivo descobrir a força normal, e também descobrir a força de atrito estático máxima.

Materiais e Procedimentos

Foram utilizados nesse experimento um bloco, um transferidor, una tábua e uma régua.

Colocamos o bloco à 34,9cm de comprimento na régua. Com o transferidor colocado na base da tábua para fazer a variação dos graus, assim sabemos em quantos graus o bloco começa a deslizar.

Resultados

Px = P . sen35° => Px = m . g . sen35°

Py = P . cos35° => Py = n . g . cos35°

N = Py => N = m . g . cos35º

Fat = Px => Fat= m . g . sen35°

Fatmáx = μe . N

μe = Falhou ao verificar gramática (MathML com retorno SVG ou PNG (recomendado para navegadores modernos e ferramentas de acessibilidade): Resposta inválida ("Math extension cannot connect to Restbase.") do servidor "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \frac{Fatmáx}{N}} => μe = Falhou ao verificar gramática (erro de sintaxe): {\displaystyle \frac{ m . g . sen35°}{m . g . cos35°}} => μe = Falhou ao verificar gramática (erro de sintaxe): {\displaystyle \frac{sen35°}{cos35°}} = 0,70.

N = m . g . cos35°

N = 0,08418 . 10 . cos35°

N = 0,69N

Fatmáx = μe . N

Fatmáx = 0,70 . 0,69

Fatmáx = 0,483N

Programação Scratch

Poligonos

Clique nos Links para ver os arquivos funcionando e explora-los mais a fundo.

1- Aprimorar o programa para desenhar polígonos regulares, permitindo que o usuário escolha quantos lados terá o polígono a ser desenhado.

2- Aprimore o programa incluindo um limite para o número de lados possíveis para o polígono, por exemplo, entre 3 e 12 lados. Use testes com Se/Então/Senão.

3- Aprimore o programa de forma a diminuir o número de passos do gatinho em função do número de lados do polígono, permitindo que o desenho caiba na área do palco, mesmo para polígonos com mais de 12 lados.

R: Concluindo as três questões obtemos o seguinte resultado:

• Polígonos de quantos lados quiser

4- Explique qual seria a lógica para que o gatinho desenhasse um círculo?

R: para que o gatinho desenhe um círculo, é necessário um numero muito grande de retas muito pequenas, divergindo o ângulo a cada reta, assim, no programa, o mais intuitivo de se fazer é, programar o gatinho para que ele de um passo, e vire 1° grau (sempre para o mesmo lado), repetindo 360 vezes, pois assim ele irá definir um circulo perfeito, concluindo os 360° graus do círculo. O arquivo a seguir contem vários polígonos e por final o gatinho define um círculo contendo todos os polígonos dentro

• Polígonos Variados

Movimento Retilíneo Uniforme

Lançamento vertical no vácuo

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