Como se mede a velocidade de um objeto com uma célula fotoelétrica?

Uma célula fotoelétrica é um sensor que deteta a passagem de um objeto através da interrupção de um feixe de luz.
Quando o feixe é interrompido, o sistema regista o instante de entrada e de saída do obstáculo, permitindo medir o tempo durante o qual a luz esteve bloqueada.

Se no objeto estiver fixado um pino (ou fita) de comprimento conhecido (L), o sistema calcula a velocidade instantânea pela expressão:

 v = \frac{L}{\Delta t}

onde:

  • v é a velocidade instantânea do objeto (m s⁻¹);
  • L é o comprimento do pino (m);
  • \Delta t é o intervalo de tempo durante o qual o feixe de luz esteve interrompido (s).

Por que se utiliza o pino e não a distância percorrida na rampa

Usa-se o pino para medir a velocidade num ponto específico, e não uma velocidade média numa distância longa.
A célula regista apenas o tempo de passagem do pino, o que corresponde à velocidade instantânea do objeto no local da célula.


Aproximação envolvida no cálculo

Ao aplicar v = \tfrac{L}{\Delta t}, considera-se que o objeto se move com velocidade praticamente constante durante o tempo \Delta t.
Essa aproximação é válida porque o intervalo de tempo é muito pequeno e a variação real da velocidade nesse curto período é desprezável.

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