EXPERIMENTO_III_Segunda_Lei_de_Newton[1]

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EXPERIMENTO III – SEGUNDA LEI DE NEWTON 
 
 Esse experimento será divido em duas etapas. A primeira consiste em 
realizar o experimento com a massa total constante e a segunda consiste em 
realizar o experimento com massa variável, e com a força resultante atuante no 
carrinho constante. 
 Faça uma revisão sobre a Primeira, Segunda e Terceira Leis de Newton, 
para responder o pré-relatório e realizar o experimento. 
 
Pré-relatório 
 
1) Defina: 
• Massa; 
• Força; 
• Aceleração; 
• Enuncie a Segunda Lei de Newton; 
2) Considerando que o bloquinho 1 tem massa 10 kg e que adicionamos o 
bloquinho 2 à corda, de massa 20 kg. O sistema terá uma força 
resultante e uma aceleração. Responda aos seguintes itens 
considerando que não há atrito e a corda é ideal: 
 
• Qual a força resultante atuante no sistema? Calcule também a 
aceleração do sistema. (Considere g=9,81 m/s2). 
• Se no lugar do bloquinho 1 colocarmos um bloquinho de massa 5 
kg e no lugar do bloquinho 2 um bloquinho de massa 25 kg, o que 
acontece com a força resultante e a aceleração do sistema com 
relação ao sistema anterior? Calcule-os. 
• Se adicionarmos massa ao bloquinho 1, o que acontece com a 
aceleração e a força resultante atuante no sistema? Explique. 
• Considere que adicionamos 10 kg ao bloquinho 1, calcule a força 
resultante e a aceleração do sistema. 
 
Roteiro para a realização do experimento (relação entre força resultante e 
aceleração) 
 
Material necessário 
 
• 01 trilho 120 cm; 
• 01 cronômetro digital multifunções com fonte DC 12 V; 
• 02 sensores fotoelétricos com suporte fixador (S1 e S2); 
• 01 eletroímã com bornes e haste; 
• 01 fixador de eletroímã com manípulo; 
• 01 chave liga-desliga; 
• 01 Y de final de curso com roldana raiada; 
• 01 suporte para massas aferidas 19 g; 
• 01 massa aferida 10 g com furo central de �2,5 mm; 
• 02 massas aferidas 20 g com furo central de �2,5 mm; 
• 01 cabo de ligação conjugado; 
• 01 unidade de fluxo de ar; 
• 01 cabo de força tripolar 1,5 m; 
• 01 mangueira aspirador 1,5”; 
• 01 pino para carrinho para fixá-lo no eletroímã; 
• 01 carrinho para trilho cor preta; 
• 01 carrinho para trilho cor azul; 
• 01 pino para carrinho para interrupção de sensor; 
• 03 porcas borboletas; 
• 07 arruelas lisas; 
• 04 manípulos de latão 13 mm; 
• 01 pino para carrinho com gancho; 
 
Procedimentos 
 
1. Montar o equipamento igual ao MRUV. No cronômetro escolher a função 
F2. 
 
 
 
2. Com uma balança, medir a massa do carrinho �� � ___________ kg. 
3. Acrescentar nos pinos do carrinho duas massas de 20 g e duas massas 
de 10 g totalizando (0,060 kg). 
4. Suspender no suporte de massas aferidas (9) uma massa de 20 g, o que 
dará uma força aceleradora de: 
� � ��� 
Massa suspensa: �� � 0,029 
� 
Força resultante: �� � �� � ______ N (g = aceleração gravitacional do local) 
Assim o sistema terá uma massa total igual a: � � �� ��� ��� � _____ kg. 
Observação: a massa total permanecerá constante durante toda a experiência. 
5. Com um cabo apropriado conectar a chave liga-desliga (START) ao 
cronômetro. 
6. Ligar o eletroímã à fonte de tensão variável deixando em série a chave 
liga-desliga. 
7. Fixar o carrinho no eletroímã e ajustar a tensão aplicada ao eletroímã 
para que o carrinho não fique muito fixo. 
8. Posicionar o S2 até obter um �� � 0,300 �. Este deslocamento deve ser 
medido entre o pino central do carrinho e o centro S2 (STOP). 
9. Zerar o cronômetro e desligar o eletroímã liberando o carrinho. 
10. Anotar na tabela abaixo o intervalo de tempo registrado no cronômetro, 
repetindo três vezes este procedimento e calcular o tempo médio ��. 
�� � �
�� �� ��� �� �� �� �� �� �� �
�
!�
� 
"
�
 
(kg) 
0,300 
0,300 
0,300 
0,300 
0,300 
 
11. Transferir uma massa de 10 g do carrinho para o suporte de massas 
aferidas. Assim a força aceleradora ficará igual a: 
Força resultante �� � ��� � _____ N. 
12. Repetir o procedimento sempre transferindo massa do carrinho para o 
suporte para massas aferidas até completar a tabela. 
13. Considerando uma tolerância de erro de 5%, pode-se afirmar que a 
segunda coluna (massa do sistema) é igual a última coluna (�/ �? 
14. Construir o gráfico �� � $� � (força resultante em função da aceleração). 
Qual é a forma do gráfico? 
 
15. O gráfico mostra que força resultante e aceleração são -
_________________ (diretamente/inversamente) proporcionais. 
16. Determinar os coeficientes angular e linear do gráfico �� � $� �. 
Coeficiente angular A = ________ 
Coeficiente linear B = _________ 
17. Qual é o significado físico do coeficiente angular deste gráfico? 
__________________________________________________________
_________________________________________________________ 
18. Qual é a reação de proporcionalidade entre a força ��� e a aceleração 
� �? 
__________________________________________________________
__________________________________________________________ 
19. Enuncie a Segunda Lei de Newton, com suas palavras, tendo como 
base as conclusões tiradas deste experimento. 
__________________________________________________________
__________________________________________________________ 
 
Roteiro para a realização do experimento (relação entre aceleração e 
massa) 
Procedimentos 
 
1. Montar o equipamento igual ao MRUV. No cronômetro escolher a função 
F2. 
 
 
 
2. Com uma balança, medir a massa do carrinho �� � ___________ kg. 
3. Colocar no suporte para massas aferidas (9 g) duas massas de 20 g, o 
que resultará em força aceleradora de: 
� � �� � _____ N 
4. Massa total do sistema igual a soma de (�� ���) kg. 
Massa suspensa �� � 0,0490 kg 
Força resultante �� � ____ N (constante) 
Massa acrescentada �� � 0,000 kg 
Massa total � � �� ��� ��� � _____ kg (preencher esse valor na 1a 
linha da tabela). 
5. Com um cabo apropriado conectar a chave liga-desliga (START) ao 
cronômetro. 
6. Posicionar o S2 até obter um �� � 0,300 �. Este deslocamento deve ser 
medido entre o pino central do carrinho e o centro S2 (STOP). 
7. Fixar o carrinho no eletroímã e ajustar a tensão aplicada ao eletroímã 
para que o carrinho não fique muito fixo. 
8. Zerar o cronômetro e desligar o eletroímã, liberando o carrinho, anotar 
na tabela o intervalo de tempo registrado no cronômetro. 
9. Acrescentar 20 g ao carrinho (10 g de cada lado) e repetir o 
procedimento. 
Massa suspensa �� � 0,0490 kg 
Força resultante �� � ____ N (constante) 
Massa acrescentada �� � 0,020 kg 
Massa total � � �� ��� ��� � _____ kg (preencher esse valor na 1a 
linha da tabela). 
10. Desligar o eletroímã, liberando o carrinho, anotar na tabela o intervalo de 
tempo registrado pelo cronômetro. 
11. Calcular a aceleração para cada um dos tempos médios obtidos, 
utilizando a mesma fórmula usada na primeira parte e preencher a 
tabela que segue. 
 � 
2�� 
��
 
Observação: notar que a massa suspensa faz parte da massa 
acrescentada ao sistema. Assim, na primeira linha, teremos massa 
acrescentada �� � 49 � (permanecerá constante durante toda a 
experiência). 
12. Completar a tabela sempre acrescentando 20 g ao carrinho, repetindo 
os procedimentos anteriores. 
∆X(m) M 
(kg) 
1/M 
(kg) 
Fr 
(N) 
t1 t2 t3 t4 t5 tm a 
(m/s2) 
m.a 
0,300 
0,300 
0,300 
 
13. Considerando a tolerância de erro de 5%, pode-se afirmar que a quarta 
coluna (força resultante) é igual à última coluna (produto da massa pela 
aceleração)? 
__________________________________________________________ 
14. Construir o gráfico a = f(M) (aceleração em função da massa) utilizando 
os dados da tabela. 
 
15. Linearizar o gráfico a = f(M). Para linearizar, formar a tabela a(m/s2) 
versus 1/M (1/kg). 
 
16. Determinar os coeficientes angular e linear do gráfico a = f(1/M). 
Coeficiente angular A = _______ 
Coeficiente linear B = ________ 
17. Qual é o significado físico do coeficiente angular? 
__________________________________________________________18. Qual é a relação de proporcionalidade entre a aceleração e a massa do 
sistema sob a ação de uma força resultante de intensidade constante?