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Relatório sobre o Lançamento Horizontal de Projéctil com o objectivo de determinar o alcance e a velocidade inicial, efectuado para Físico-Química (11º ano).
A realização desta actividade tem “Lançamento Horizontal de Projéctil”, tem como o objectivo a determinação do alcance e da velocidade inicial.
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.
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.
| 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 |
1º- Determinar a velocidade inicial do berlinde como projéctil
2º- Determinar a velocidade do berlinde, considerando que existe conservação da energia mecânica.
3º- Determinar o erro relativo que se cometeu ao desprezar a resistência ao movimento provocado pela magueira.
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 substituímos na formal o tempo pelo valor obtido anteriormente e pôde-se calcular a velocidade inicial.
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 prosseguir com os cálculos.
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