SUBA num plano inclinado

 

Introdução

Procura-se neste trabalho estudar o movimento num plano inclinado, e determinar alguns atritos vários, usando o SUBÓDROMO.

As experiências a realizar são as associadas ao 'SUBA DESCENDO', para diferentes configurações.

Para obter mais informações sobre o funcionamento do subódromo, consulte o respectivo site.

 

Equipamento

SUBÓDROMO
 

1 base: plano inclinado por onde deslizará o carrinho, incluindo parafuso motorizado que permite regular a altura inicial e o ângulo de descida.

2 carrinhos: um com o motor retirado (atrito mínimo), outro com motor incorporado e possibilidade de actuação do travão electromagnético.

1 cabo de sinal

1 extensão de ligação eléctrica

1 oscilocópio

Este guia experimental

 

Procedimento experimental

Experiência A

Se não estiver já, coloque a rampa com uma inclinação média...

1. Determine a inclinação do plano.

 

Altura no ponto mais baixo

Altura no início

 Comprimento do plano
     
Estimativa do ângulo (graus) :
 

 

 

2. Objectivo 1:

Determinação do atrito mínimo.

Estime a aceleração que o carrinho deve ter, para a inclinação calculada anteriormente, considerando nenhum tipo de atrito. Em particular, estime a velocidade que o carrinho deve ter em diferentes pontos do percurso.

 

Aceleração esperada, sem atrito ( m/s2 ) :
  

Velocidades esperadas, sem atrito, em diferentes pontos do percurso:

  Coordenadas dos pontos (m): Velocidades médias nesses pontos (m/s):
1: inicial -  
2:    
3:    
4:    
5:    
6: final -  

 

 

Ligue a extensão eléctrica a uma tomada e o 'SUBÓDROMO' a essa tomada. Ligue o cabo de sinal ao canal-1 (CH-1) do osciloscópio digital.

Ligue o osciloscópio e para começar seleccione:

Seleccione 'trigger' e

Coloque o carrinho sem motor (colocado) no cimo do plano inclinado, seleccione 'Single seq.', largue o carrinho.

Contar o número de picos e comparar com o número de sensores.

Ajustando as escalas de tempo (time/div) e de tensão, tente medir a amplitude média do sinal.

Meça os tempos entre picos sucessivos, para os primeiros picos (velocidade inicial) e para os últimos (velocidade final), e nos pontos escolhidos em cima.

Meça o tempo total que leva o veículo a descer a rampa.

 

Amplitude do sinal( V ) :
  
Aceleração medida, média ( m/s2 ) :
  

Velocidades médias medidas em diferentes pontos do percurso, e tempo total:

  Coordenadas dos pontos (m): Velocidades médias nesses pontos (m/s):
1: inicial -  
2:    
3:    
4:    
5:    
6: final -  
Tempo total a descer a rampa:
  

 

 

Compare os resultados obtidos com os esperados. Determine a força de atrito global que trava o carro. Comente...

 

 

 

 

 

3. Objectivo 2:

Determinação do atrito médio, com o motor colocado.

Repita a parte final do Objectivo 1, colocando agora o veículo (com o motor colocado), no cimo do plano inclinado, seleccione 'Single seq.', largue o carrinho.

Contar o número de picos e comparar com o número de sensores.

Ajustando as escalas de tempo (time/div) e de tensão, tente medir a amplitude média do sinal.

Meça os tempos entre picos sucessivos, para os primeiros picos (velocidade inicial) e para os últimos (velocidade final), e nos pontos escolhidos em cima.

Meça o tempo total que leva o veículo a descer a rampa.

 

Amplitude do sinal( V ) :
  
Aceleração medida, média ( m/s2 ) :
  

Velocidades médias medidas em diferentes pontos do percurso, e tempo total:

  Coordenadas dos pontos (m): Velocidades médias nesses pontos (m/s):
1: inicial -  
2:    
3:    
4:    
5:    
6: final -  
Tempo total a descer a rampa:
  

 

 

Compare os resultados obtidos com os esperados. Determine a força de atrito global que trava o carro. Comente...

 

 

 

 

 

 

 

4. Objectivo 3:

Determinação do atrito máximo, com o motor colocado, e o travão electromagnético accionado.

Repita a parte final do Objectivo 1, colocando agora o veículo (com o motor colocado, e o travão electromagnético accionado), no cimo do plano inclinado.

Se for preciso, aumente a inclinação do plano para valores substancialmente mais elevados. Se for o caso,
refaça as contas para a inclinação da rampa:

Altura no ponto mais baixo

Altura no início

 Comprimento do plano
     
Estimativa do ângulo (graus) :
 
Aceleração esperada, sem atrito ( m/s2 ) :
  

Velocidades esperadas, sem atrito, em diferentes pontos do percurso:

  Coordenadas dos pontos (m): Velocidades médias nesses pontos (m/s):
1: inicial -  
2:    
3:    
4:    
5:    
6: final -  

 

 

Seleccione 'Single seq.', largue o carrinho, conte o número de picos e compare com o número de sensores.

Ajustando as escalas de tempo (time/div) e de tensão, tente medir a amplitude média do sinal.

Meça os tempos entre picos sucessivos, para os primeiros picos (velocidade inicial) e para os últimos (velocidade final), e nos pontos escolhidos em cima.

Meça o tempo total que leva o veículo a descer a rampa.

 

Amplitude do sinal( V ) :
  
Aceleração medida, média ( m/s2 ) :
  

Velocidades médias medidas em diferentes pontos do percurso, e tempo total:

  Coordenadas dos pontos (m): Velocidades médias nesses pontos (m/s):
1: inicial -  
2:    
3:    
4:    
5:    
6: final -  
Tempo total a descer a rampa:
  

 

 

Compare os resultados obtidos com os esperados. Determine a força de atrito global que trava o carro. Comente...

 

 

 

 

 

 

 

 

Experiência B

Coloque a rampa na inclinação máxima. Use o veículo com o motor colocado (com e sem travão electromagnético).

1. Objectivo 1: Determinação da inclinação da rampa

Ligue a extensão eléctrica a uma tomada e o 'SUBÓDROMO' a essa tomada. Ligue o cabo de sinal ao canal-1 (CH-1) do osciloscópio digital.

Ligue o osciloscópio e para começar seleccione:

Seleccione 'trigger' e

Coloque o carrinho (com motor colocado) no cimo do plano inclinado, seleccione 'Single seq.', largar o carrinho.

Contar o número de picos e comparar com o número de sensores.

Ajustando as escalas de tempo (time/div) e de tensão, tente medir a amplitude média do sinal.

Meça os tempos entre picos sucessivos, para os primeiros picos (velocidade inicial) e para os últimos (velocidade final), e nos pontos escolhidos em cima.

Meça o tempo total que leva o veículo a descer a rampa.

Coloque o carrinho (com motor colocado e travão electromagnético accionado) no cimo do plano inclinado, seleccione 'Single seq.', largar o carrinho.

Contar o número de picos e comparar com o número de sensores.

Ajustando as escalas de tempo (time/div) e de tensão, tente medir a amplitude média do sinal.

Meça os tempos entre picos sucessivos, para os primeiros picos (velocidade inicial) e para os últimos (velocidade final), e nos pontos escolhidos em cima.

Meça o tempo total que leva o veículo a descer a rampa.

 

Carrinhos:
com motor c/ motor e TRAVÃO
Amplitude do sinal( V ) :
    
Aceleração medida, média ( m/s2 ) :
    

Velocidades médias medidas em diferentes pontos do percurso, e tempo total:

  Coordenadas dos pontos (m): Velocidades médias nesses pontos (m/s):
 
Carrinhos:
 com motor c/ motor e TRAVÃO
1: inicial -    
2:      
3:      
4:      
5:      
6: final -    
Tempo total a descer a rampa:
    

 

Estime a inclinação do plano, tendo em conta os atritos relevantes para cada tipo de veículo, e usando os dados obtidos.

Carrinhos:
 com motor c/ motor e TRAVÃO
Estimativa da Inclinação do plano:
    

As inclinações para os dois veículos são compatíveis entre si ?

 

2. Determine a inclinação do plano.

 

Altura no ponto mais baixo

Altura no início

 Comprimento do plano
     
Estimativa do ângulo (graus) :
 

 

Compare os resultados obtidos anteriormente com os calculados aqui. Comente...

 

 

 

 

 

 

 

Experiência C

Coloque a rampa na inclinação mínima razoável. Use o veículo com e sem o motor colocado.

1. Objectivo 1: Determinação da inclinação da rampa

Ligue a extensão eléctrica a uma tomada e o 'SUBÓDROMO' a essa tomada. Ligue o cabo de sinal ao canal-1 (CH-1) do osciloscópio digital.

Ligue o osciloscópio e para começar seleccione:

Seleccione 'trigger' e

Coloque o carrinho (com motor colocado) no cimo do plano inclinado, seleccione 'Single seq.', largar o carrinho.

Contar o número de picos e comparar com o número de sensores.

Ajustando as escalas de tempo (time/div) e de tensão, tente medir a amplitude média do sinal.

Meça os tempos entre picos sucessivos, para os primeiros picos (velocidade inicial) e para os últimos (velocidade final), e nos pontos escolhidos em cima.

Meça o tempo total que leva o veículo a descer a rampa.

Coloque o carrinho (com motor colocado e travão electromagnético accionado) no cimo do plano inclinado, seleccione 'Single seq.', largar o carrinho.

Contar o número de picos e comparar com o número de sensores.

Ajustando as escalas de tempo (time/div) e de tensão, tente medir a amplitude média do sinal.

Meça os tempos entre picos sucessivos, para os primeiros picos (velocidade inicial) e para os últimos (velocidade final), e nos pontos escolhidos em cima.

Meça o tempo total que leva o veículo a descer a rampa.

 

Carrinhos:
com motor sem motor
Amplitude do sinal( V ) :
    
Aceleração medida, média ( m/s2 ) :
    

Velocidades médias medidas em diferentes pontos do percurso, e tempo total:

  Coordenadas dos pontos (m): Velocidades médias nesses pontos (m/s):
 
Carrinhos:
 com motor sem motor
1: inicial -    
2:      
3:      
4:      
5:      
6: final -    
Tempo total a descer a rampa:
    

 

Estime a inclinação do plano, tendo em conta os atritos relevantes para cada tipo de veículo, e usando os dados obtidos.

Carrinhos:
 com motor sem motor
Estimativa da Inclinação do plano:
    

As inclinações para os dois veículos são compatíveis entre si ?

 

2. Determine a inclinação do plano.

 

Altura no ponto mais baixo

Altura no início

 Comprimento do plano
     
Estimativa do ângulo (graus) :
 

 

Compare os resultados obtidos anteriormente com os calculados aqui. Comente...