Trabalho Prático – Física I

 

Colisões em uma Dimensão

 

 

I - Introdução

 

Em física dá-se o nome de colisão a uma interação entre partículas ou corpos cuja duração é extremamente pequena.

Durante uma colisão as forças que atuam sobre o sistema de partículas podem ser internas ou externas. As forças internas são as forças de interação entre as partículas do mesmo sistema. As forças externas são quaisquer forças exercidas por agentes fora do sistema.

Se durante uma colisão a resultante das forças externas for nula, o momento linear total do sistema imediatamente antes e imediatamente depois da colisão são iguais.

O momento linear de um partícula é um vetor definido como produto de sua massa m pela velocidade v.

 

           (10.1)

 

O momento linear de um sistema de partículas é o vetor-soma dos momentos lineares das partículas consideradas isoladamente.

 

               (10.2)

 

Quando a energia do sistema é conservada a colisão é elástica. Neste caso a velocidade relativa das partículas se conserva.

Se a colisão não conservar a energia cinética do sistema diz-se que ela é inelástica.

Uma colisão pode totalmente inelástica ou parcialmente inelástica. Na colisão totalmente ou perfeitamente inelástica as duas partículas não se separam uma da outra, continuando juntas após a colisão. A velocidade relativa das partículas é nula após o choque.

 

Coeficiente de restituição.

O coeficiente de restituição e de uma colisão é definido pela equação:

 

Caixa de texto: e =

 

   

Para uma colisão elástica: e = 1.

Para uma colisão perfeitamente inelástica: e = 0.

Para uma colisão parcialmente inelástica: 0 < e < 1.

 

 

 

II - Desenvolvimento

 

II.1 - Determinação do coeficiente de restituição

 

Solte o planador do trilho o ar, inclinado de um q relativo à horizontal, a partir de uma distância Ro da base. Ele colide com uma mola colocada na extremidade mais baixa do trilho e retorna percorrendo uma distância R1. O movimento se repete até que o planador pare por completo. Meça o alcance R em função do número de colisões (n) com a mola. Veja a figura 10.1

 

1.       Construa o gráfico R x n, sendo n o número de choques.

2.       Mostre que o alcance após n choques é dado por

onde
e é o coeficiente de restituição.

3.       Construa o gráfico ln R x n

4.       Mostre que a inclinação do gráfico está relacionada ao coeficiente de restrição.

5.       Use a regressão linear para ajustar uma reta ao gráfico lnR x n. Calcule o coeficiente de restituição.