RELATORIO 3 - DOIS CORPOS CONECTADOS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
RELATÓRIO 3
LABORATÓRIO DE FÍSICA A - TURMA 19 A
MARIA JULIA ALMEIDA DE OLIVEIRA, MARIA LAURA REIS BARROS E
YASMIN APARECIDA DOS REIS SILVA
EXPERIMENTO
MOVIMENTO DE DOIS CORPOS CONECTADOS
DOCENTE
KAREN LUZ BURGOA ROSSO
LAVRAS
2021
● SUMÁRIO
SUMÁRIO 1
RESUMO 3
INTRODUÇÃO A TEORIA FÍSICA 4
MATERIAIS UTILIZADOS E PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 5
MATERIAIS UTILIZADOS 5
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 5
FÓRMULAS 6
RESULTADOS 7
Dados coletados 7
tabela 1 - resultados diretos 7
gráfico 1 - tempo (s) x distância (m) 8
gráfico 2 - massa (g) x tempo (s) 8
Resultados indiretos 9
tabela 2 - resultados indiretos 9
gráfico 3 - tempo (s) x velocidade (m/s) 9
gráfico 4 - aceleração (m/s²) x distância (m) 10
gráfico 5 - massa (g) x aceleração (m/s²) 10
gráfico 6 - massa (g) x velocidade (m/s²) 11
CONTAS 12
Velocidade 12
Aceleração com as equações da cinemática 12
Velocidade inicial com as equações da cinemática 12
Energias potencial e cinética 12
Aceleração com as equações da dinâmica 13
ANÁLISES 14
ANÁLISES NUMÉRICO 14
1
ANÁLISES COMPARATIVOS 15
CONCLUSÃO 16
BIBLIOGRAFIA 17
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● RESUMO
Primeiramente devemos saber o que é tração e como ela atua no
movimento de dois corpos conectados.Tração é nome que se dá à força que é
exercida sobre um corpo por meio de cordas, cabos ou fios, por exemplo. A
força de tração é particularmente útil quando se deseja que uma força seja
transferida para outros corpos distantes ou ainda para alterar a direção de
aplicação de uma força.No caso em que um corpo suspenso puxa outro corpo
por meio de um cabo que passa por uma polia, podemos calcular a tração no
fio ou a tração que atua em cada um dos blocos por meio da segunda lei de
Newton.
Ao analisar a situação em que um bloco de massa m, colocado sobre
uma superfície horizontal e com atrito, é puxado por uma tração paralela ao
plano horizontal, como é mostrado na figura:
No caso acima, devemos calcular a força resultante em cada um dos
blocos. Fazendo isso, encontramos o seguinte resultado:
Em nosso experimento realizamos o trabalho acima observando a
velocidade, aceleração e o erro da casa força peso.
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https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forca.htm
● INTRODUÇÃO A TEORIA FÍSICA
O movimento de dois corpos conectados está relacionado à dinâmica
que é a parte da mecânica, que é responsável por analisar as causas e os
efeitos do movimento. Essa parte da mecânica clássica nasceu com as teorias
de Isaac Newton, e com as contribuições de estudos dos cientistas Galileu
Galilei e Johannes Kepler, Isaac Newton foi o cientista que propôs as três leis
da física.
A Segunda Lei de Newton, também conhecida como Lei da
Superposição de Forças ou como Princípio Fundamental da Dinâmica,
traduzida de sua forma original, é apresentada abaixo:
“A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida e é
produzida na direção de linha reta na qual aquela força é aplicada.”
De acordo com a Segunda Lei de Newton, para que se mude o estado
de movimento de um objeto, é necessário exercer uma força sobre ele que
dependerá da massa que ele possui. A aceleração, que é definida como a
variação da velocidade pelo tempo, terá o mesmo sentido da força aplicada
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https://brasilescola.uol.com.br/fisica/aceleracao-escalar-media-instantanea.htm
● MATERIAIS UTILIZADOS E PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
1. MATERIAIS UTILIZADOS
Foram utilizados 4 livros, balança, barbante, trena e uma superfície
reta
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Foram conectados dois livros com massas distintas (m1 e m2), e
colocados em uma superfície reta.
O livro m1 era o que ficava na superfície e o m2 o que ficava
pendurado
Medimos a altura, e determinamos 3 valores para o deslocamento
(D), 20,30,40 cm
O livro (m2) foi solto 3 vezes para medir o tempo em d1, d2, d3.
Repetimos todo o processo novamente usando massas diferentes
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● FÓRMULAS
“A força resultante que atua sobre um corpo é proporcional ao produto da
massa pela aceleração por ele adquirida.”
Temos a seguinte fórmula:
F=m.a
Sendo:
● F o módulo da força resultante;
● m a massa do objeto;
● a a aceleração do objeto;
Foram calculadas a velocidade e a aceleração usando as fórmulas:
e seus respectivos erros
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● RESULTADOS
1. Dados coletados
● Fio = 1 (+- 0,1) m
● Livro 1 -> m1 = 0,21 (+/- 0,01) kg
● Livro 2 -> m2 = 0,32 (+/- 0,01) kg
● Livro 3 -> m3 = 0,42 (+/- 0,01) kg
● h = 1,10 m
● d1 = 0,20
● d2 = 0,30
● d3 = 0,40
2. Resultados diretos
tabela 1 - resultados diretos
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gráfico 1 - tempo (s) x distância (m)
gráfico 2 - massa (g) x tempo (s)
8
3. Resultados indiretos
tabela 2 - resultados indiretos
gráfico 3 - tempo (s) x velocidade (m/s)
9
gráfico 4 - aceleração (m/s²) x distância (m)
gráfico 5 - massa (g) x aceleração (m/s²)
10
gráfico 6 - massa (g) x velocidade (m/s²)
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● CONTAS
⤷ Velocidade
V = ΔS/Δt
V1 = (0,40 - 0,20) / (1,000 - 0,550) = 0,40 m/s
V2 = (0,40 - 0,20) / (0,567 - 0,467) = 2,00 m/s
V3 = (0,40 - 0,20) / (0,380 - 0,290) = 2,20 m/s
⤷ Aceleração com as equações da cinemática
a = Δv/Δt
a1 = 0,40 / 0,45 = 0,80 m/s²
a2 = 2,00 / 0,10 = 20,0 m/s²
a3 = 2,20 / 0,09 = 24,4 m/s²
⤷ Velocidade inicial com as equações da cinemática
V = Vo + at → Vo = V - at
Vo1 = 0,40 - 0,80 x 0,45 = 0,04 m/s
Vo2 = 2,00 - 20,0 x 0,10 = 0 m/s
Vo3 = 2,20 - 24,4 x 0,09 = 0,004 m/s
⤷ Energias potencial e cinética
Ec = m.v²/2
Ec1 = 0,021 x 0,40² / 2 = 0,00168 J
Ec2 = 0,032 x 2,00² / 2 = 0,064 J
Ec3 = 0,042 x 2,20² / 2 = 0,10164 J
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⤷ Aceleração com as equações da dinâmica
Fr = m.a
Fr1 = 0,021 x 0,80 = 0,0168
Fr2 = 0,032 x 20,0 = 0,64
Fr3 = 0,042 x 24,4 = 1,024
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● ANÁLISES
a) ANÁLISES NUMÉRICO
Em primeiro plano, ao analisarmos a tabela dos resultados diretos
(tabela 1), é possível analisar alguns dados obtidos. O objeto com a
mesma massa, jogado de distâncias diferentes é marcado tempos
diferentes, ou seja, quanto maior a distância maior é o tempo
percorrido. Observando o gráfico 1 (tempo x distância) pode-se concluir
que quanto maior a massa menor é o tempo gasto, são inversamente
proporcionais. Também é possível analisar que o erros obtidos diante
a distância ((0,20土0,001), (0,30 土 0,001), (0,40 土 0,001)) todos
foram os mesmos, no entanto, os erros obtidos pelo tempo, variou
consideravelmente, entre 土0,1 e 土0,007, quanto menor era a massa,
maior era o erro.
Em segundo plano, a tabela de resultados indiretos (tabela 2) e
seus respectivos gráficos podem ser analisados da seguinte forma:
quanto menor o tempo maior é a velocidade, a aceleração foi
praticamente a mesma em ambas distâncias e massas, apesar do livro
2 na maior distância (0,40土0,001), obteve a menor aceleração,
chegando a ser negativa (-15,020土0,006). A velocidade obteve o
resultado igual ao da aceleração, no livro 1 e 3, foi praticamente a
mesma considerando os erros, no entanto, o livro 2, na maior distância
(0,40土0,001) obteve um resultado diferente das outras duas distâncias
(-0,866土0,004), (0,145土0,004) e (4,962土0,003)
De acordo com a segunda lei de Newton, a aceleração obtida por
um corpo é diretamente proporcional à força resultante aplicada sobre
o corpo e também inversamente proporcional à massa (inércia) desse
corpo. Nesse sentido, entende-se que, para que um corpo possa sofrer
mudanças de velocidade, é necessário que as forças que atuam sobre
ele não se anulem. Dessa maneira, ao analisarmos os dados do
experimento, podemos concluir que os resultados obtidos não foram
iguais ao da teoria, já que no experimento a aceleração e a massa são
diretamente proporcionais.
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b) ANÁLISES COMPARATIVOS
De acordo com as equações do movimento de dois corpos
conectados, a massa do objeto é inversamente proporcional à
aceleração, então o tempo de queda depende da massa do objeto e da
distância que esse objeto é solto.
Alguns dados coletados durante o experimento não coincidiram com a
predição teórica. A aceleração era inversamente proporcional a massa.
A velocidade diminui conforme aumenta a massa.
Foram calculados os erros na medição das alturas,do tempo, da
velocidade e da aceleração, todos baseados na sua medida, e tiveram
resultados que poderiam mudar o resultado do experimento.
Desse modo, os erros coletados eram significativos, o experimento
teria resultados mais precisos se tivessem imãs, cronômetro digital que
iniciasse quando soltasse os livros e pausar quando o objeto chegasse
ao chão.
No entanto, fazer o experimento com os erros, ajuda a observar que
todas as medições feitas a mão livre podem ter erros, mesmo
milimetricamente.
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● CONCLUSÃO
Após realizarmos o experimento e coletarmos os resultados do
experimento de dois corpos conectados, observamos que os gráficos e as
tabelas apresentam resultados esperados no experimento.
Também observamos que quanto maior for a massa dos corpos, menor
será a aceleração adquirida por ele e que quanto maior a distância maior será
o tempo de deslocamento.
Em nosso experimento possuem 3 forças agindo sobre o livro 1 (normal,
tração e peso), e no livro 2 possuem apenas 2 forças agindo sobre ele (peso e
tração).
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● BIBLIOGRAFIA
https://propg.ufabc.edu.br/mnpef-sites/relatividade-restrita/a-mecanica-newtonia
na/
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/tracao.htm
17
https://propg.ufabc.edu.br/mnpef-sites/relatividade-restrita/a-mecanica-newtoniana/
https://propg.ufabc.edu.br/mnpef-sites/relatividade-restrita/a-mecanica-newtoniana/
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/tracao.htm