Segunda lei de newton : experimento realizado em laboratório
1 – Resumo: O experimento fundamenta-se em apresentar-nos a aplicação da segunda lei de Newton e um estudo do movimento retilíneo uniformemente variado. Além disso, foram calculados a média, o desvio padrão e o erro, com a finalidade de minimizar as diferenças entre os valores obtidos. A partir desses cálculos estatísticos, percebe-se que há uma pequena discrepância dos resultados obtidos por cada integrante do grupo devido à habilidade individual de cada um no ato de realizarem os experimentos. – Objetivos: Estudo do movimento retilíneo uniformemente variado de um corpo or6 xperimento o de “u olc com o intuito de exte inar experimento- usand principio fundament 3- Introdução Teórica: atr – no caso do anismo é utilizado existente no Lei de Newton (o 3 . 1— Introdução Teórica do experimento 1 . De acordo com a Segunda Lei de Newton, um corpo de massa m que se move sob ação de uma força VETOR é submetido a uma aceleração tal que: Onde é o momento linear e a aceleração do corpo.
Neste experimento, considera-se o Movimento Retilíneo Uniformemente Acelerado de um corpo de massa m ao longo de um plano inclinado sem atrito, conforme mostra a figura 1, com o bjetivo de estudar o comportamento da aceleração em função da incunaçao do plano. (UF]F, 2003). as forças que atuam sobre o corpo em movimento. O diagrama de forças é formado pela força peso do corpo, que atua na vertical, e também pela força normal que atua perpendlcularmente à superfície do plano inclinado.
De acordo com o diagrama de forças que atuam no carrinho, a força resultante () paralela ao plano inclinado, escolhida como a direção de uma reta s, responsável pela descida do carrinho, é: Ps-P. sin—m . g. sino Onde o é o ângulo de inclinação do plano inclinado e P=mxg é o ódulo da força peso do carrinho. Assim, de acordo com a segunda lei de Newton, aplicada na direção do movimento do carrinho, tem-se: as=g. sino. Dessa forma, independentemente da massa do carnnho, ele percorre o plano inclinado com uma aceleração constante e igual a as=g. ino_ Como a aceleração do carrinho é constante e atua na direção unidimensional da reta s, conclui-se que ele se desloca com Movimento Retilíneo Uniformemente Acelerado (IJFJF, 2003). Por se tratar de um Movimento Uniformemente Variado temos as equações: x=x0+v0t+12atR v=vO+at a=gsino=constante No experimento 1 adota-se: xO=O e vO=O. =12at2 Onde ‘x’ representa o deslocamento do carrinho. 3. 2- Introdução Teórica do experimento 2: De acordo com a 2a Lei de Newton, descrita anteriormente, e suas aplicações no bloco A e no bloco g, infere-se que a aceleração do sistema é obtida por meio da seguinte equação: a=ma. (ma+mb) Onde a, é a aceleração do sistema, mA é a massa do bloco A e mg e gé a gravidade do local onde o experimento foi realizado. Nesse experimento, como é a gravidade do local onde o experimento foi realizado. Nesse experimento, como demonstrado na figura contida no procedimento experimental 2, o atrito entre o carrinho e a uperfície foi considerado desprezível devido ao “colchão de ar. Além disso, a inércia e o atrito da roldana são desprezlVeis. 4 – MATERIAL UTILIZADO: -Colchão de Ar Linear Master; -Gerador de Fluxo de Ar; -Cronômetro Digital; -Carrinho; -polia; -Fio de Nylon; -pesos. Sensores Foto-Celular. 5 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: Procedimento experimento 1: 5. 1- 1) Flxa-se uma das foto-célula no ponto A A outra foto-célula é deslocada ao longo do trilho até atingir um distancia X. 2) Desloca-se o carrinho bem próximo ao ponto A, sendo que nesse ponto a velocidade do carrinho deve ser nula. ) Liga-se o compressor de ar, e ajusta-se a saída de ar de modo a garantir força de atrito desprezível entre o trilho e o carrinho. 4) Abandona-se o carrinho a partir do repouso no ponto A e realiza-se a leitura do tempo no cronômetro quando o carrinho atingir o ponto g.
Representação do Experimento 1 : Figura 2 5. 2- Procedimento do exp PAGF30f6 do bloco B. Representação do Experimento 2: Figura 3 6 – RESULTADOS EXPERIMENTAIS: 6. 1 — Resultado do experimento 1: Na tabela 1, temos na primeira linha o nome do aluno que realizou a medição, já na segunda linha temos o tempo auferido por cada integrante, em segundos. Na tabela 2, observam-se os resultados obtidos através de cálculos de desvio padrão, do erro, do tempo médio e por fim da aceleração. O deslocamento foi calculado a partir do trilho de ar, deixando a distância de um sensor de foto-célula para o outro com 0,5 metros.
O Gráfico 1 foi determinado a partir da tabela 1, contendo então no eixo y o tempo em segundos e no eixo x o aluno que realizou a medição. Tabela 1: Ricardo Gaspar Vinicius I Rodrigo Hugo I Barbara I gruna Arthurl Luana Thiago 0,676 | 0,658 | 0,653 | 0,677 0,662 0,665 0,654 0,647 | 0,657 | 0,662 | Tabela 2: I Unidade I Desvio padrao 0,01 ncontradas a partir de pesagem durante a realização dos experimentos. Podemos notar que temos duas acelerações, a calculada e a “teórica”, sendo esta ultima encontrada a partir de cálculos onde são desprezados o atrito, a gravidade e outros desvios de medição que possam ocorrer.
O Gráfico 2 foi determinado a partir da tabela 3, contendo então Tabela 3: Ricardo Gaspar Vinicius I Rodrigo Hugo I Barbara I Bruna Arthur I Luana Thiago 0,563 | 0,542 | 0,543 | 0,564 0,577 0,549 0,571 0,573 | 0,556 | 0,572 | Tabela 4: Unidade I Desvio Padrão 0,0128 segundos Erro 1 0,0031 Tempo Médio 0,551 segundos I Massa de A | 59,995 gramas Massa de B | 179,77 gramas Aceleração Calculada 2,45 | m/s2 1 Aceleração “Teórica” | | m/s21 Gráfico 2: 7 – Discussão: Comparando-se a aceleração do movimento previsto pela Lei de Newton com aquela determinada pela analise das posições observa-se que houve uma varia ao entre ambas.
Isso ocorre devido às aproximaçóes ef nte a realização dos Conclusão Com o término desta aula experimental, notamos que o objetivo foi conclu(do, POIS determinamos à aceleração nos expermentos realizados. Além disso, percebemos que a 2a Lei de Newton é válida, uma vez que foi possível obter a aceleração tendo em ãos os valores da forca resultante e da massa dos corpos estudados. É importante ressaltar que mesmo as pequenas aproximações aparentemente insignificantes alteram o resultado dos valores obtidos como foi mostrado na diferença entre as acelerações.
Entre as aproximações temos: o atrito desprezível entre o carnnho e a superfície e também entre a roldana e o fio, a velocidade inicial nula e o ângulo de 100 no experimento e a massa dos blocos no experimento 2. Para uma melhor aproximação entre os valores das acelerações encontradas nesse experimento, é necessaria a utilização de aparelhos que possuem um precisão mais onsiderável. 9 – Referências Bibliográficas Texto Extraído de “Laboratório de Física l” – IFIJSP, 1980, Prof.
Fuad Daher Saad. Timoner, A; Majorana, F. S. e Leiderman, G. B. – Praticas de Fisica. V. 3. – Editora Edgard glucher Ltda, São Paulo 1976 Tipler, Paul A. – Fisica Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica — Volume 1, Quarta Edição – Editora LTC, Rio de janeiro 2000. Lauricella, A. F. ; grito Filho, a. C. ; Sevegnani, F. X. ; Frugoli, P. A. ; pereira Filho, R. G. – Laboratório de Mecânica da particula – Kaizen, Copiadora e Livraria Ltda. , São Bernardo do Campo – SP 2006.