Primeira lei de Newton (2)

Prévia do material em texto

PRIMEIRA LEI DE NEWTON 
 
Pedro Ribeiro Rodrigues 
Centro Universitário Uninter 
C.G Zinnia MS – Rua Maracaju nº 802, Cep 79002-214, centro, Campo Grande-MS 
e-mail: pedrinho_nas@hotmail.com 
 
Resumo. 
 
Compreender a relação entre massa e inércia e os efeitos de diferentes tipos 
de força atuando no movimento inercial de um objeto. 
 
. massa, força, tempo. 
 
Introdução 
 
A Primeira Lei de Newton também denominada de princípio da inércia, é uma 
do conjunto de três leis que Newton descreveu. Baseados nos trabalhos de Galileu e 
de Jonhanes Kepler, Isaac Newton desenvolveu a teoria sobre os movimentos dos 
corpos, teoria essa que deu origem a três leis. Essas leis são denominadas de Leis 
de Newton, elas explicam os movimentos e suas causas. 
Newton em seus estudos e experimentos confirmou o que Galileu havia 
mencionado sobre o movimento de um corpo livre de ação de forças. Assim Isaac 
Newton elaborou o que ficou conhecido como a Primeira Lei de Newton ou Princípio 
da Inércia. 
 
 
 
 
 
 
 
Procedimento Experimental 
 
O experimento foi realizado através do programa Virtual Physics, na bancada 
de mecânica. 
No primeiro experimento temos uma bola com massa 2 kg presa a um foguete 
com força de 10N que tem a função de empurra-la na direção oposta do movimento 
inicial da bola, esse experimento não há atrito, sendo única força contraria ao 
movimento da bola, o foguete de força de 10N. Assim iniciando o experimento 
abrindo o Lab Book para a gravação do mesmo, clicando no botão de gravação, e 
logo em seguida no botão estart para o início do movimento da bola. Em seguida, 
após alguns segundos clicando no botão FORÇA iremos observar a ação do foguete 
com força de 10N contraria ao movimento da bola provocando uma desaceleração e 
mudança de direção da mesma. No Lab Book aparecerá um link com os dados de 
posição e velocidade da bola versus os dados de tempo. 
No segundo experimento a bola tem massa igual a 6 kg e o foguete com a 
mesma força de 10N do experimento anterior. Nota se que quanto maior a massa, 
maior é o tempo de desaceleração e mudança de direção do objeto. 
Já no terceiro experimento com atrito de resistência do ar no local da área de 
teste, desde do início do movimento da bola há uma força que atua sobre ela, força 
de resistência do ar, assim a velocidade não é constante, desacelerando em seguida 
o start, não tendo a inversão de direção do movimento, pois a força de atrito só atua 
enquanto houver o movimento. Sendo a distância percorrida pela bola muito menor 
que os experimentos anteriores, por um movimento retardado por uma força de 
atrito. 
 
tabelas de dados 
massa da 
bola (kg) 
Força aplicada 
á bola(N) 
Distância percorrida 
após acionar o 
foguete(m) 
Tempo em que o foguete 
esteve acionado(s) 
2 kg 10N 8,3m 1,7s 
6 kg 10N 26,9m 5,5s 
 
Tabela de dados experimento 1 e 2. 
No experimento com a bola de massa 2 kg observamos que logo que a força 
contraria ao movimento foi acionada, a bola demorou 1,7s para que o foguete 
fizesse com que parece o movimento e começasse um movimento contrário ao 
inicial. Já no segundo experimento com a bola massa de 6 kg, por causa da massa 
que é maior que a anterior o tempo em que o foguete levou de 5,5s para parar o 
movimento inicial da bola é maior que o anterior, pois não alteramos a força, 
somente a massa. Quanto maior a massa, mais tempo e força precisamos para 
mudarmos a Inércia de um objeto. 
 
 
tabela de dados 
massa da bola (kg) distância percorrida tempo da distância percorrida 
2 kg 4,0m 2,8s 
 
 
Tabela de dados experimento 3/ atrito do ar. 
 
No experimento com resistência do ar no local do teste, a bola de massa 2 kg 
percorre uma distância bem menor se comparado aos experimentos anteriores, pois 
temos agora a resistência do ar no local de teste, com o atrito do ar a bola tende a 
diminuir a sua velocidade e a distância percorrida será bem menor se comparada 
com o tempo e distância dos experimentos anteriores. 
 
Análise e Resultados 
 
No gráfico a seguir segue a análise do comportamento do objeto em relação 
distância, tempo, massa e força. Notamos que quanto maior a massa, mais tempo 
se leva para parar o objeto em questão, acionando a força contraria nos dois 
primeiros experimentos no ponto 0 do gráfico. Já com a resistência do ar a bola 
percorre uma distância bem menor com o mesmo tempo do 1° experimento, devido 
o atrito com ar. Isso prova que todo corpo mantem a inércia desde que não sofra 
uma influência externa a sua Inércia. 
 
 
 
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
di
st
â n
ci
a 
(m
)
tempo (s)
 bola 2 kg/força 10N
 bola 6 kg/força 10N
 bola 2 kg/força resistência do ar
 
 
Aplicando uma força menor nos experimentos realizados com a mesma 
massa ainda sim o objeto pararia o seu movimento, porém em tempos diferentes 
para cada força aplicada, pois há uma força contraria a Inércia da bola atuando 
sobre ela. 
Se não aplicarmos força alguma na bola, ela manterá sua Inércia até o fim do 
trajeto do experimento, não alterando o seu estado de Inércia pois não ha força 
alguma contraria ao seu movimento. 
Qualquer tipo de força contraria a Inércia do objeto alterará o seu estado de 
Inércia inicial, como verificamos no experimento 3 com a resistência do ar criando 
um atrito no local do teste. Já no start do experimento com a resistência do ar, a bola 
já começa com uma resistência de atrito contraria ao estado de partida. Tendo uma 
dificuldade maior de deslocamento, pois já começa o movimento com uma força 
contraria, diferente dos experimentos anteriores quando aplicamos a força contraria 
alguns segundos depois da partida do objeto. 
 
 
 
 
 
Conclusão 
 
Qualquer objeto mantém sua Inércia desde que nenhuma força contraria atue 
sobre ele. Isso ficou claro nos nossos experimentos realizados no Virtual Physics. 
Quando aplicamos uma força de 10N em uma bola de massa 2 kg em movimento, 
notamos que ela perde o seu estado de Inércia vindo a parar seu movimento, devido 
a força contraria ao seu movimento. Tendo assim notado que ha uma relação entre 
a massa, força e tempo. 
 
Referências 
 
D. Young, Hugh; A. Freedman, Roger. Física Mecânica l. 14.ed.São Paulo: Pearson, 
2015. 
TEIXEIRA, Mariane Mendes. "Primeira Lei de Newton"; Brasil Escola. Disponível em 
<http://www.brasilescola.com/fisica/segunda-lei-newton.htm>. Acesso em 16 de 
outubro de 2015. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEGUNDA LEI DE NEWTON 
 
Pedro Riberio Rodrigues 
Centro Universitário Uninter 
C.G Zinnia MS – Rua Maracaju n° 802, Cep 79002-214, Centro, Campo Campo-MS 
e-mail: pedrinho_nas@hotmail.com 
 
Resumo. 
 
Compreender a Segunda Lei de Newton através de experimentos realizados 
em laboratório, Virtual Physics, através dos experimentos compreendemos a relação 
entre força, massa e aceleração,pois segundo Newton a aceleração de um objeto 
depende de sua massa e da força total aplicada sobre ele. 
 
Força, massa, aceleração. 
 
Introdução. 
 
De acordo com a segunda lei de Newton, a força resultante sobre um corpo é 
igual ao produto da massa pela aceleração. Podendo ser matematicamente escrita 
da seguinte forma: Fr= m x a. 
De acordo com a tese de Newton, para que se mude o estado de movimento de um 
corpo, é necessário exercer uma força sobre ele que dependerá da massa que ele 
possui. Se aplicarmos um força de 10N sobre um objeto, ele adquirirá umaaceleração maior quando a massa for 0,5 kg e uma pequena aceleração quando a 
massa for de 4 kg com a mesma força de 10N. Quanto maior a massa de um corpo, 
maior precisa ser a força aplicada sobre ele para que se altere seu estado de 
inércia. 
Sendo a Inércia definida como a resistência de um corpo para alterar seu 
estado de movimento, podemos dizer que a segunda Lei de Newton também defini a 
massa como a medida da inércia de um corpo. 
Inércia, uma grandeza vetorial necessária para se vencer a inércia de um 
corpo. 
 
 
Procedimento Experimental. 
 
Primeiro experimento; Na bancada de mecânica com uma bola de massa de 2 
kg sobre a mesa, e a ela preso um foguete com força de 10N com função de 
empurrá-la e coletarmos os dados de posição e velocidade enquanto ela percorre a 
mesa de experimento, sem a resistência do ar. Clicando no botão força damos início 
ao experimento, e observamos que a velocidade da bola vai aumentando 4,91 m/s² 
após a partida. Já com a bola de massa 2 kg e força de 8N empurrando a mesma, a 
velocidade tende a aumentar com menos intensidade, a 4 m/s² por diminuição da 
força aplicada com mesma massa. Diminuindo ainda mais a força aplicada no 
próximo experimento a 5N, e mantendo a massa de 2 kg, observamos com mais 
nitidez a relação de massa e força, com a velocidade da bola diminuindo ainda mais 
para 2,46 m/s² devido a força aplicada. 
 
tabela de dados 
Força (N) 
massa da 
bola (kg) 
Velocidade 
final (m/s) 
Tempo que levou para atingir 
o fim da área de experimento 
(s) 
Aceleração 
(m/s²) 
10 N 2 kg 44,72 m/s 9,10s 4,91 m/s² 
8 N 2 kg 40,0 m/s 10,0s 4,0 m/s² 
5 N 2 kg 31,6 m/s 12,8s 2,46 m/s² 
 
Tabela experimento alterando força e mantendo a massa. 
 
Segundo experimento; Agora com a alteração na massa vamos observar o 
comportamento da velocidade da bola mantendo a força de 10 N. O foguete já tem 
uma dificuldade um pouco maior para empurrar a bola, pois a massa agora é de 4 kg 
e a força de 10 N. Levando um tempo de 12,79s para percorrer o percurso do 
experimento a uma aceleração de 2,47 m/s². Com massa de 6 kg e a mesma força, 
a dificuldade de movimento aumenta ainda mais. Pois quanto maior a massa do 
objeto maior força é necessário para mudar seu estado de movimento. Aplicando o 
experimento observamos que bola se movimentou a uma aceleração de 1,65 m/s², 
percorrendo toda área de experimento com o tempo de 15,61s, como mostra a 
tabela abaixo, alterando a massa e mantendo a força. 
 
tabela de dados 
Força (N) 
massa da 
bola (kg) 
Velocidade 
final (m/s) 
Tempo que levou para atingir 
o fim da área de experimento 
(s) 
Aceleração 
(m/s²) 
10 N 4 kg 31,62 m/s 12,79s 2,47 m/s² 
10 N 6 kg 25,81 m/s 15,61s 1,65 m/s² 
Análise e Resultados. 
 
 
0 2 4 6 8 10 12 14
0
10
20
30
40
50
ve
lo
ci
da
de
 (m
/s
) (
m
/s
)
tempo (s) (s)
 bola 2 kg/força 10 N
 bola 2 kg/força 8 N
 bola 2kg/força 5 N
 
Gráfico experimento velocidade x tempo com alteração de força. 
 
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
5
10
15
20
25
30
35
ve
lo
ci
da
de
 (m
/s
) (
m
/s
)
tempo (s) (s)
 bola 4 kg/força 10 N
 bola 6 kg/força 10 N
 
Gráfico experimento x tempo com alteração de massa. 
Através dos gráficos vemos que a velocidade da bola está aumentando, 
quanto menor a massa ou maior a força a intensidade da velocidade tende a crescer 
aproximando do eixo y no gráfico. Nota-se que quanto menor a massa, mantendo a 
força, maior a velocidade, isso observamos na bola de massa de 2 kg e força de 
10 N com uma aceleração de 4,91 m/s², enquanto as demais com aceleração bem 
inferior devido força menor, ou massa maior. 
O cálculo da aceleração foi realizado através da Velocidade final do objeto 
dividido pelo Tempo final do experimento, enquanto pela Segunda lei de Newton o 
cálculo é na fórmula Fr=m.a, a=Fr/m. 
 
0 10 20 30 40 50
0
2
4
6
8
10
fo
rç
a 
( N
)
aceleraçمo (m/s)
 bola 2 kg/força 10N
 bola 2 kg/força 8N
 bola 2 kg/força 5N
 
Gráfico força x aceleração. 
O gráfico no mostra que quanto maior o ângulo maior é a aceleração, e menor 
ângulo menor aceleração. 
Fica claro que quisermos uma grande aceleração usando uma força pequena 
e só diminuirmos a massa do objeto para tal feito. Porém temos duas maneiras de 
aumentarmos a aceleração, diminuindo a massa da bola ou aumentando a força do 
foguete usado no experimento. 
 
Conclusão. 
 
Através do experimento provamos a Segunda Lei de Newton, exercendo 
forças de diferentes intensidades em determinada massa, observamos a relação 
entre força, massa e aceleração. Quanto maior a massa, maior a força necessária 
para mudar seu estado. Alteramos primeiramente a força sobre o objeto, para 
observamos a relação da velocidade com forças menores e massa sem alteração. A 
alteração da massa também foi realizada mantendo a força e ainda ficou mais nítida 
a relação entre as grandezas. 
 
 
Referencias. 
 
 TEIXEIRA, Mariane Mendes. "Segunda Lei de Newton"; Brasil Escola. Disponível 
em <http://www.brasilescola.com/fisica/segunda-lei-newton.htm>. Acesso em 16 de 
outubro de 2015. 
D. Young, Hugh; A. Freedman, Roger. Física Mecânica l. 14.ed.São Paulo: Pearson, 
2015