Leis de Newton [Lab de Física 1]

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Universidade Federal do Amazonas 
Instituto de Ciências Exatas 
Departamento de Física 
Laboratório de Física Geral I 
 
 
 
 
 
Relatório da Prática 4 
LEIS DE NEWTON 
 
 
 
Grupo: 
Nome dos Alunos: Emily Gabriele Teixeira Peixoto, Gláucia de Souza 
Guimarães, Jovana Larissa Cohen, Valdemar da Silva Santos, Vanderléa Freitas 
Bertino, Wadna Kimberly da Silva Alves. 
Turma: Engenharia de Produção – TURMA 1 
Prof.: Teonis Silva de Paiva 
 
Manaus 
2021 
Introdução 
 O conceito de força é um dos mais importantes em Física e teve início com as leis de 
Galileu referente à queda dos corpos, mas foi melhor desenvolvido por Isaac Newton, 
importante cientista matemático que criou as três leis do movimento. As leis de Newton foram 
publicadas no século XVII no livro dele nomeado de Princípios Matemáticos da Física Natural 
e descrevem a interação das forças que agem entre dois corpos ou entre um corpo e o ambiente, 
na qual a força possui módulo, direção e sentindo, sendo considerada como uma grandeza 
vetorial capaz de alterar o estado de movimento de um corpo. 
A primeira lei de Newton (Lei da inércia), afirma que um ponto material isolado está 
em repouso ou em movimento retilíneo uniforme e seu estado somente pode ser modificado se 
houver uma ação das forças impressas nele. A segunda lei de Newton (Princípio fundamental 
da dinâmica) diz que a resultante das forças aplicadas a um ponto material é igual ao produto 
de sua massa pela aceleração da gravidade, sendo uma grandeza escalar. A terceira lei de 
Newton (Princípio da ação e reação), ratifica que toda ação corresponde a uma reação com 
forças e direções iguais e sentidos opostos que atuam em corpos diferentes, mas nunca se 
anulam. 
Com isso, o objetivo principal deste relatório foi estudar as leis de Newton, efetuar 
medidas primárias de deslocamento, tempo e massa, explicitar equações de movimentos, 
construir e analisar gráficos de grandeza cinemática utilizando uma espécie de planador, o qual 
simula uma superfície praticamente livre de atrito. Dessa forma, desenvolvendo os dados 
experimentais minuciosamente, podemos determinar a aceleração em função da massa do 
planador. 
 
 
 
Figura 1: Demonstração da lei da inércia. 
Fonte: Descomplica 
Figura 2: Demonstração da lei da ação e reação. 
Fonte: Descomplica 
Fundamentação Teórica 
Esta prática propõe-se analisar as leis de força e movimento da mecânica Newtoniana, 
que juntas são usadas para descrever as causas que podem alterar o movimento dos corpos. As 
leis de Newton determinam se o corpo está ou não em equilíbrio, por exemplo, quando um 
objeto é submetido a muitas forças que se anulam, dizemos que ele está em estado de equilíbrio 
estático, ou seja, se movendo em linha reta a uma velocidade uniforme. 
A equação de movimento de Newton para um ponto material de massa 𝑚, na qual é 
aplicada uma força �⃗� é dada por 
�⃗� = 𝑚�⃗�, 
onde 
�⃗� = 
𝑑2𝑠
𝑑𝑡2
 
é a aceleração, 𝑠 o vetor posição e t o tempo. 
O vetor velocidade �⃗� e o vetor posição 𝑠, obtidos pela aplicação de uma força constante, 
são dados como função do tempo t pelas seguintes expressões: 
 �⃗�(𝑡) = 
�⃗�
𝑚
𝑡, 
𝑠(𝑡) = 
1
2
�⃗�
𝑚
𝑡2 
satisfazendo as condições iniciais 𝑣 ⃗⃗⃗ ⃗(0) = 𝑠(0) = 0⃗⃗. 
A figura 3 mostra um sistema análogo ao estudado nessa experiência, admitindo o planador 
como corpo único, podemos simplificar este experimento por 
 
Figura 3: Sistema análogo ao experimento 
Fonte: Brasil Escola 
No bloco A, temos: 
 𝑁𝑎 = Força normal 
 𝑃𝑎 = Força peso 
 𝑇𝑏,𝑎 = Tração que o bloco B faz no bloco A 
 
No bloco B, temos: 
 𝑃𝑏 = Força peso 
 𝑇𝑎,𝑏 = Tração que o bloco A faz no bloco B 
Nesse sistema, tem-se o bloco A de massa 𝑚𝑎 apoiado sob uma superfície horizontal, 
sem atrito, sem resistência do ar e desconsiderando qualquer força dissipativa. O corpo A está 
conectado a um corpo B suspenso, através de um fio inextensível que passa por uma polia, onde 
atua a força de tração. Assim, a aceleração é a mesma para os dois corpos. 
Aplicando a segunda lei de Newton, no bloco A, a força normal 𝑁𝑎 e força peso 𝑃𝑎 se 
anulam, assim, a força resultante é 
 𝑇𝑏,𝑎 = 𝑚𝑎𝑎 (1) 
 onde 𝑎 é a aceleração. Se o bloco B é um corpo suspenso de massa 𝑚𝑏 , esse sistema 
tende a se movimentar, devido a atuação da gravidade no corpo B, assim, a força resultante para 
o bloco B é 
𝑃𝑏 – 𝑇𝑎,𝑏 = 𝑚𝑏𝑎 (2) 
Logo, temos um sistema de equações, composto pelas equações (1) e (2), unificando 
essas equações através da soma, temos 
𝑃𝑏 = (𝑚𝑎 + 𝑚𝑏)𝑎 
Como 𝑃𝑏 é a força peso do bloco B, sendo 𝑃𝑏 = 𝑚𝑏𝑔, então a aceleração para esse 
sistema é dada por 
𝑎 =
𝑚𝑏𝑔
𝑚𝑎 + 𝑚𝑏
 
Em nosso experimento, 𝑚𝑏 é a massa do conjunto porta-peso mais massas adicionais e 
𝑚𝑎 é a massa do conjunto planador, anteparo mais massa adicionais. 
 
Procedimento Experimental 
Para este experimento foi observado por meio do aparelho montado, em quanto tempo 
o planador possuindo certas quantidades de massa percorreria determinada distância, com 
objetivo de obter dados para o cálculo da velocidade instantânea e por conseguinte da 
aceleração do planador. 
O material utilizado consiste em: 
● 1 trilho de ar 
● 1 cronômetro digital 
● 1 compressor de ar 
● 1 polia de precisão 
● 2 barreiras de luz 
● 1 porta-peso de 1 𝑔 
● 1 fio de seda de 2000 𝑚𝑚 
● 20 massas de 1 1 𝑔 
● 10 massas de 10 1 𝑔 
● 2 massas de 50 1 𝑔 
● 1 planador 
● 1 anteparo de 10 𝑚𝑚 
● 1 anteparo de 100 𝑚𝑚 
● 6 cordas de conexão 
 
I. PREPARAÇÃO DO EXPERIMENTO: ACELERAÇÃO EM FUNÇÃO DA 
MASSA 
Após todo o equipamento está montado, seguindo as orientações dadas previamente 
pelo professor, bem como o material de apoio, foi iniciado o experimento colocando uma massa 
de 10 g no porta peso e ajustando o anteparo para 10 mm de comprimento. Em seguida, foi 
fixado um ponto inicial como no experimento 1, sendo 𝑠0 = 0 𝑚 , 𝑣0 = 0 𝑚/𝑠 𝑒 𝑡0 = 0. 
 
Figura 4: Ajustes feitos para início do experimento. Fonte: própria 
Por conseguinte, foi fixado outro ponto inicial em 400 mm e cronometrado o tempo em 
que o planador percorreu essa distância, tendo em conta que para esta parte do experimento foi 
utilizado o comando “TRIGGER” do cronômetro digital. Por fim, repetiu-se essa medida 3 
vezes a fim de obter uma média entre elas. 
 
Figura 5: Primeira medição. Fonte: própria 
 
 
Figura 6: Segunda medição. Fonte: própria. 
 
 
Figura 7: Terceira medição. Fonte: própria 
 
Prosseguindo com o experimento, foi realizado novamente o procedimento 3 vezes 
cronometrando neste momento o tempo de passagem do anteparo e tirando uma média entre 
eles, com o objetivo de obter os dados para o cálculo da velocidade instantânea. 
 
 
Figura 8: Primeira medição. Fonte: própria. 
 
 
Figura 9: Segunda medição. Fonte: própria. 
 
Figura 10: Terceira medição. Fonte: própria. 
 
Ao final do experimento, o procedimento foi novamente realizado e repetido mais 5 
vezes para ocorrer a variação da massa do planador, aumentando a cada repetição 20 g, sendo 
10 g em cada pino lateral. 
 
 
Figura 11: Variações da massa do planador. Fonte: própria. 
 
 
Figura 12: Últimas variações da massa do planador. Fonte: própria. 
 
Resultados e Discussão 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conclusão 
 Tendo em vista que o objetivo primordial desse relatório é determinar a aceleração em 
função da massa do planador, para assim entender na prática as leis de Newton, especificamente 
a segunda, pois, é a lei retratada no experimento, conhecida também como princípio 
fundamental da dinâmica. Realizamos cálculos para encontrar a aceleração, como observado 
no decorrer deste trabalho. 
Portanto, a partir da prática entendemos melhor como funciona a mecânica da física 
newtoniana,pois conforme adicionamos massa ao carrinho, menor é a velocidade que ele 
percorre o trilho e menor é a aceleração. Dessa forma, encontramos a aceleração do sistema e 
também entendemos e provamos a lógica da segunda lei, partindo do conceito de que se 
aplicarmos uma força (F) de mesma intensidade em dois corpos distintos, o corpo com massa 
maior sofrerá menor aceleração. Logo, este relatório atingiu o seu propósito que é encontrar a 
aceleração e principalmente entender de forma concisa a temática abordada. 
 
 
 
Referências 
COELHO, Larissa. Quais são as leis de Newton e como são aplicadas?. Descomplica, 2018. 
Disponível em: <https://descomplica.com.br/artigo/quais-sao-as-leis-de-newton-e-como-sao-
aplicadas/4pH/junt>. Acesso em: 21/10/2021. 
HELERBROCK, Rafael. Leis de Newton. Brasil escola. Disponível em: 
<https://m.brasilescola.uol.com.br/amp/fisica/leis-newton.htm>. Acesso em: 21/10/2021. 
HELEBROCK, Rafael. Exercícios sobre as leis de Newton. Brasil escola. Disponível em: 
<https://www.google.com/amp/s/m.brasilescola.uol.com.br/amp/fisica/como-resolver-
exercicios-sobre-as-leis-newton.htm>. Acesso em: 24/10/2021. 
 
https://descomplica.com.br/artigo/quais-sao-as-leis-de-newton-e-como-sao-aplicadas/4pH/junt
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https://m.brasilescola.uol.com.br/amp/fisica/leis-newton.htm
https://www.google.com/amp/s/m.brasilescola.uol.com.br/amp/fisica/como-resolver-exercicios-sobre-as-leis-newton.htm
https://www.google.com/amp/s/m.brasilescola.uol.com.br/amp/fisica/como-resolver-exercicios-sobre-as-leis-newton.htm