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1 Primeira Lei de Newton Paulo Ronaldo Silva Rodrigues Centro Universitário Uninter Pap-Goiânia – R. 83, S/n , Qd F-20, Lt 101 - Setor Sul . – CEP: 74083 - 195 – Goiânia – GO - Brasil E-mail: ronaldobios@yahoo.com.br Resumo: Fazer um estudo entre massa e inercia e os efeitos dos diferentes tipos de força atuando em um objeto. Palavras chave: (Força, aceleração, tempo) Introdução: A Primeira lei de Newton está presente em nosso dia a dia, como o movimento dos objetos que nos cercam. A primeira lei afirma que um objeto em repouso permanesse em repouso, e um objeto em movimento com velocidade constante permanece em movimento. Esse é o chamado princípio da inércia, que pode ser usado para explicar grande parte do movimento observado no universo. No presente experiemento vamos: Desenhar gráficos, controlar variáveis, interpretar dados, fazer previsões e generalizações, bem como comparar e diferenciar experimentos. Procedimento Experimental: Para elaboração do relatório foi utilizado o Programa Virtual Physics, mais especificamente na bancada de mecânica. Abancada de experimento tem uma bola com um foguete preso a mesma, com função de empurra-la na direção oposta ao movimento. Não temos atrito no experimento: A única força que impede a bola que continuar o movimento é apenas a força aplicada ao foguete, conforme (figura-01). Figura-01 Dados Analíticos-01: Massa da bola 2Kg (Dois Quilogramas) Força regulada para o foguete 10N (Dez Newtons) Procedimento Detalhado 1 Experimento: Temos que abrir o Lab book, para que seja gravado todo experimento. Aferir a força do foguete para F=10N Aferir a massa da bola para M= 2Kg Apertar o botão (Recording) gravar. Após alguns segundos, temos que apertar o botão Force para acionar o foguete, provocando a desaceleração da bola até sua mudança de direção. Então apertamos o botão pause, para que seja gravado o experimento para analise. Então vamos analisar os dados de posição e velocidade versus os dados de tempo. Dados Analíticos-02: Massa da bola 5Kg (Dois Quilogramas) Força regulada para o foguete 10N (Dez Newtons) Procedimento Detalhado 2 Experimento: Temos que abrir o Lab book, para que seja gravado todo experimento. Aferir a força do foguete para F=10N Aferir a massa da bola para M= 5Kg Apertar o botão (Recording) gravar. Após alguns segundos, temos que apertar o botão Force para acionar o foguete, provocando a desaceleração da bola até sua mudança de direção. Então apertamos o botão pause, para que seja gravado o experimento para analise. Então vamos analisar os dados de posição e velocidade versus os dados de tempo. Tabelas de Dados dos experimentos 1 e 2: Massa da bola (Kg) Força aplicada á bola (N) Distancia percorrida após acionado foguete (m) Tempo em que o foguete esteve acionado (s) 2 10 ∆S = (25,4-16,7) = 8,7 ∆t = (3,4-1,6) = 1,8s 5 10 ∆S = (37,0-13,4) = 23,6 ∆t = (6,1-1,3) = 4,8s Análise e Resultados: Gráfico de Tempo(s) x Distancia (m) Observações: 1. Se dividirmos a variação do espaço (∆S) pela variação do tempo (∆t), obteremos à aceleração. Também podemos observar que a inclinação da rede é diretamente proporcional ao ângulo de inclinação, ou seja, quanto maior for o ângulo maior será a aceleração, e vise versa. 2. Se aumentarmos a massa da bola, o foguete terá mais dificuldade para desacelerar a mesma. 3. Aplicando-se uma força de menor intensidade, podemos perceber que a bola levará mais tempo para parar. Dados Analíticos-03: Massa da bola 2Kg (Dois Quilogramas) Movimento quando há resistência do ar Procedimento Detalhado 3 Experimento: Temos que abrir o Lab book, para que seja gravado todo experimento. Resistencia do ar Aferir a massa da bola para M= 2Kg Apertar o botão (Recording) gravar. A resistência do ar provoca a desaceleração da bola até sua parada. Então apertamos o botão pause, para que seja gravado o experimento para analise. Vamos analisar os dados de posição e velocidade versus os dados de tempo. Massa da bola (Kg) Resistencia do ar Distancia percorrida após acionado foguete (m) Tempo em que o foguete esteve acionado (s) 2 - ∆S = (1,1-0) = 1,1 ∆t = 0,14s Observação: Após 0,14s de lançamento já percebemos a ação da resistência do ar, desacelerando a bola do experimento. Conclusão: Pelos experimentos realizados, podemos perceber a real ação da inércia da primeira lei de Newton. Que afirma quando um objeto em repouso permanesse em repouso, e um objeto em movimento com velocidade constante permanece em movimento. Esse é o chamado princípio da inércia, que pode ser usado para explicar grande parte do movimento observado no universo. Segunda Lei de Newton Paulo Ronaldo Silva Rodrigues Centro Universitário Uninter Pap-Goiânia – R. 83, S/n , Qd F-20, Lt 101 - Setor Sul . – CEP: 74083 - 195 – Goiânia – GO - Brasil E-mail: ronaldobios@yahoo.com.br Resumo: Fazer um estudo entre força, massa e aceleração, por meio de gráficos e analise de dados verificando suas inter-relações. Palavras chave: (Força, aceleração, tempo, massa) Introdução: A Segunda lei de Newton afirma que a aceleração de um objeto depende de sua massa e da força total aplicada sobre ele. Matematicamente pode ser enunciada por: F = m x a Isolando a aceleração temos que: a = f/m A relação entre essas variaveis pode ser usada para explicar a mecanica envolvida em muitas colisões etc... Também é muito util quando queremos saber como acelerar rapidamente ou como criar bastante força com menor esforço possivel. No presente experiemento vamos: Desenhar gráficos, prevendo, interpretando, fazendo previsões e generalizações, bem como comparar e diferenciar experimentos. Procedimento Experimental: Para elaboração do relatório foi utilizado o Programa Virtual Physics, mais especificamente na bancada de mecânica. Abancada de experimento tem uma bola com um foguete preso a mesma, com função de empurra-la. Não temos atrito no experimento: (figura-02). Figura-01 Dados Analíticos-01: Massa da bola 2Kg (Dois Quilogramas) Força regulada para o foguete 10N (Dez Newtons) Procedimento Detalhado 01 Experimento:(Estamos alterando a penas a intensidade das força F1, F2, F3 mantendo fixo a massa da bola: Temos que abrir o Lab book, para que seja gravado todo experimento. Aferir a força do foguete para F1=10N, F2=30N, F2=40N Aferir a massa da bola para M= 2Kg ( Apertar o botão (Recording) gravar. O experimento vai para automaticamente quando abola atingir o final da mesa. Então vamos analisar os dados de posição e velocidade versus tempo. Dados Analíticos-02: Massa da bola 10kg, 15kg. Força regulada para o foguete 10N Procedimento Detalhado 02 Experimento:(Estamos alterando a penas a massa 10kg e 15kg, mantendo fixo a força: Temos que abrir o Lab book, para que seja gravado todo experimento. Aferir a força do foguete para F1=10N Aferir a massa da bola para m1= 10kg e m2 = 15kg Apertar o botão (Recording) gravar. O experimento vai para automaticamente quando abola atingir o final da mesa. Então vamos analisar os dados de posição e velocidade versus tempo. Tabelas de Dados dos experimentos 1 e 2: Força (N) Massa da bola (kg) Velocidade final (m/s) Tempo que levou para atingir o fim da área (s) Aceleração (m/s2) 10 2 44,72 9,12 a = ∆v / ∆t a= 44,72/9,12 = 4,90m/s2 30 2 77,45 5,25 a = ∆v / ∆t a= 77,45/5,25 = 14,75m/s2 40 2 89,44 4,68 a = ∆v / ∆t a= 89,44/4,68 = 19,11m/s2 10 10 20,00 20,14 a = ∆v / ∆t a= 20,00/20,14 = 0,99m/s2 10 15 16,32 24,70 a = ∆v / ∆t a= 16,32/24,70 = 0,66m/s2 Análise e Resultados: Gráfico de Tempo(s) x Velocidade (m/s) Observações: 1. Como podemos observar o gráfico da velocidade versus tempo demostra que a bola está acelerando, pois quanto maior é o ângulo formado com a reta horizontal maior será a aceleração. 2. Se observamos a bola de m =2kg e F = 40N, têm maior aceleração, consequentemente maior ângulo. 3. Pela formula exposta acima a = ∆v/∆t, foi calculado todas as acelerações do experimento. 4. Podemos também calcular a aceleração da bola, pela Segunda lei de Newton que diz: F = m .a Fazemos mais um gráfico para melhor compreensão da segunda lei de Newton. Usando os dados da tabela abaixo de força versus aceleração. Força (N) Aceleração (m/s2) 10 a = ∆v / ∆t a= 44,72/9,12 = 4,90m/s2 30 a = ∆v / ∆t a= 77,45/5,25 = 14,75m/s2 40 a = ∆v / ∆t a= 89,44/4,68 = 19,11m/s2 10 a = ∆v / ∆t a= 20,00/20,14 = 0,99m/s2 10 a = ∆v / ∆t a= 16,32/24,70 = 0,66m/s2 Gráfico de Tempo(s) x Velocidade (m/s Observações: 1. Observamos que declividade do gráfico força x aceleração informa a aceleração do sistema. Maior ângulo maior será a aceleração, menor ângulo menor aceleração. 2. Se diminuirmos a massa do objeto, bem como eliminarmos o atrito usando uma pequena força teremos uma grande aceleração. 3. Se aumentarmos a força e diminuirmos a massa do objeto, consequentemente aumentaremos a aceleração. Conclusão: Pelos experimentos realizados, podemos perceber que a Segunda lei de Newton está diretamente relacionada com F = m x a do sistema em estudo. Então podemos afirmar Matematicamente pode ser enunciada por: F = m x a Isolando a aceleração temos que: a = f/m A relação entre essas variaveis pode ser usada para explicar a mecanica envolvida em muitas colisões etc... Também é muito util quando queremos saber como acelerar rapidamente ou como criar bastante força com menor esforço possivel. Referencias: http://nces.ed.gov/nceskids/graphing/classic/line_data.asp
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