Segunda lei de newton : experimento realizado em laboratório

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  • Publicado : 8 de maio de 2012
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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 porcada integrante do grupo devido à habilidade individual de cada um no ato de realizarem os experimentos.

2 - Objetivos: Estudo do movimento retilíneo uniformemente variado de um corpo em condições especiais – no caso do experimento o de “um colchão de ar” Tal mecanismo é utilizado com o intuito de exterminar a força de atrito existente no experimento– usando a aplicação da Segunda Lei de Newton (oprincipio fundamental da Dinâmica).

3- Introdução Teórica:
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 demassa m ao longo de um plano inclinado sem atrito, conforme mostra a figura 1, com o objetivo de estudar o comportamento da aceleração em função da inclinação do plano. (UFJF, 2003).
Figura 1.
Fig. 1: Corpo de massa m sobre um plano inclinado sem atrito.
Na figura é mostrada as forças que atuam sobre o corpo em movimento. O diagrama de forças é formado pela força peso () do corpo, que atua navertical, e também pela força normal (), que atua perpendicularmente 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.sinσ
Onde σ é o ângulo de inclinação do plano inclinado e P=m×g é o módulo da força peso docarrinho.
Assim, de acordo com a segunda lei de Newton, aplicada na direção do movimento do carrinho, tem-se: as=g.sinσ. Dessa forma, independentemente da massa do carrinho, ele percorre o plano inclinado com uma aceleração constante e igual a as=g.sinσ. Como a aceleração do carrinho é constante e atua na direção unidimensional da reta s, conclui-se que ele se desloca com Movimento RetilíneoUniformemente Acelerado (UFJF, 2003).
Por se tratar de um Movimento Uniformemente Variado temos as equações:
x=x0+v0t+12at²
v=v0+at
a=gsinσ=constante
No experimento 1 adota-se: x0=0 e v0=0.
x=12at²
v=at
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 B,infere-se que a aceleração do sistema é obtida por meio da seguinte equação:
a=ma.g(ma+mb)
Onde a, é a aceleração do sistema, mA é a massa do bloco A e mB e g 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 superfície foi considerado desprezível devido ao “colchão dear”. Além disso, a inércia e o atrito da roldana são desprezíveis.

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:

5.1- Procedimento experimento 1:

1) Fixa-se uma das foto-célula no ponto A. A outra foto-célula édeslocada 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.
3) 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...
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