Fisexp I - 2ª lei de Newton

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UFF- Universidade Federal Fluminense
Laboratório III:2ª Lei de Newton 
Autores: 
Bruna Pereira
Eugênio Luiz
Isabella Borges
Lucas Monteiro
Turma: CC
Instrutor: Márcio
Realização: 15 de Abril de 2015
	
Resumo do Experimento
Neste experimento almejava-se comprovar a 2ª Lei de Newton, a qual diz que a força atuante em um sistema é proporcional ao produto da massa total pela aceleração a qual esta foi exposta. Utilizando-se de um trilho de ar e vários pesos, expusemos uma massa não variável a diversas acelerações e determinamos as forças aplicadas. Dessa forma, foram obtidos gráficos que indicavam a aceleração em cada caso, e um último gráfico relacionando forças e acelerações linearmente, comprovando a segunda lei de Newton.
Objetivo
O objetivo do laboratório é comprovar por meio de experimentos de medidas de aceleração, consideradas em determinados espaços de tempo, distancias e massas, a 2ª lei formulada por Newton. Lei essa que iguala o módulo da força resultante à massa multiplicado com o módulo da aceleração. 
Dados
 
	ms= 10g
	m= 10g
	md= 20g
	n
	x
Δx=0,1cm
	t
Δt= 0,001s
	xn-xn-1
	tn-tn-1
	v
	T
	0
	0
	0
	-
	-
	-
	-
	1
	20
	0,211
	20
	0,211
	94,8
	0,106
	2
	40
	0,391
	20
	0,180
	111,1
	0,301
	3
	60
	0,568
	20
	0,177
	113,0
	0,480
	4
	80
	0,744
	20
	0,176
	113,6
	0,656
	5
	100
	0,918
	20
	0,174
	114,9
	0,831
Δ Posições e tempos para o primeiro valor de aceleração
	ms= 10g
	m= 20g
	md= 30g
	n
	x
Δx=0,1cm
	t
Δt= 0,001s
	xn-xn-1
	tn-tn-1
	v
	T
	0
	0
	0
	-
	-
	-
	-
	1
	20
	0,173
	20
	0,173
	115,6
	0,087
	2
	40
	0,321
	20
	0,148
	135,1
	0,247
	3
	60
	0,468
	20
	0,147
	136,1
	0,395
	4
	80
	0,609
	20
	0,141
	141,8
	0,539
	5
	100
	0,747
	20
	0,138
	144,9
	0,678
Δ Posições e tempos para o segundo valor de aceleração
	ms= 10g
	m= 30g
	md= 40g
	n
	x
Δx=0,1cm
	t
Δt=0,001s
	xn-xn-1
	tn-tn-1
	v
	T
	0
	0
	0
	-
	-
	-
	-
	1
	20
	0,151
	20
	0,151
	132,4
	0,076
	2
	40
	0,278
	20
	0,125
	160,0
	0,215
	3
	60
	0,404
	20
	0,126
	158,7
	0,341
	4
	80
	0,525
	20
	0,121
	165,3
	0,465
	5
	100
	0,638
	20
	0,113
	177,0
	0,582
Δ Posições e tempos para o terceiro valor de aceleração
	ms= 10g
	m= 40g
	md= 50g
	n
	x
Δx=0,1cm
	t
Δt= 0,001s
	xn-xn-1
	tn-tn-1
	v
	T
	0
	0
	0
	-
	-
	-
	-
	1
	20
	0,136
	20
	0,136
	147,0
	0,068
	2
	40
	0,253
	20
	0,117
	170,9
	0,195
	3
	60
	0,367
	20
	0,114
	175,4
	0,310
	4
	80
	0,474
	20
	0,107
	186,9
	0,421
	5
	100
	0,573
	20
	0,099
	202
	0,523
Δ Posições e tempos para o quarto valor de aceleração
	Mt= 250g ΔMt=
	md
Δmd=0,1g
	F
ΔF= 2 dyn
	A
Δa= 0,04cm/s2
	20
	19600
	24,02
	30
	29400
	44,76
	40
	39200
	75,48
	50
	49000
	111,15
Δ Aceleração e força externa
Força em dinas(dyn) 
Cálculos utilizados
Para achar o valor da massa dependurada:
Massa dependurada = massa + massa do suporte (md= m + ms)
Ex: 10 + 10 = 20
Para achar a massa total do sistema:
Massa total = massa do carrinho + número de massas x massa + massa do suporte (Mt= Mc + Nm + ms)
Ex: 190 + 5.10 + 10 = 250
Para achar a velocidade média:
Velocidade média = distancia – distancia anterior, tudo isso dividido pelo tempo – tempo anterior (v’= (xn – xn-1) / (tn – tn-1))
Ex: 20 / 0,136 = 147,06
Para achar o tempo médio entre os intervalos:
Tempo médio = tempo – tempo anterior, tudo isso dividido por 2 (t’= (tn-1+tn) / 2 )
Ex: (0,253 + 0,367) / 2 = 0,31
Para achar a aceleração:
É encontrada a partir do calculo da derivada da aceleração
Para achar o valor da força externa:
Força externa = massa dependura x gravidade (F= mdg)
Ex: 20.980=19600
Para achar o coeficiente angular:
Basta encontrar a tangente do ângulo que a reta faz com o eixo das abscissas.
Para achar a diferença de percentual:
Diferença de percentual = Massa do experimento – massa total, tudo isso dividido por massa total em módulo multiplicado por 100% ( D.P. =| Mexp – Mt /Mt | . 100%)
Ex: |(1/0,003) – 250| x100% = 32,5%
 | 250 |
 
Erros
Erros quantitativos: 
Cronometro digital = 0,001 s
Paquímetro = 0,1 cm
Balança = 0,1 g
Régua = 1 cm
Erros qualitativos: Atrito e resistência do ar
Resultados
Pode-se comprovar, por meio dos experimentos realizados, que a força aplicada sobre o corpo aumentou em uma proporção linear com o aumento da aceleração. Isso demonstra que a representação da 2ª Lei de Newton, F=m*a, é verdadeira, o que é observável principalmente no gráfico a x F. 
O valor encontrado para a massa do sistema, 333,3 gramas, se difere daquele medido pela balança, 250 gramas, ocasionando assim uma discrepância percentual de 32,5%, que já era prevista devido as propagações dos erros de medição dos instrumentos utilizados junto das forças de resistência do ar e atrito do sistema. Essa diferença também pode ser observada no resultado do módulo da aceleração.
Questões
A relação encontrada é linear, pois seus valores encontra-se em uma reta no gráfico a X F. O crescimento dos valores da aceleração acompanha o crescimento do módulo da força.
O valor encontrado possui discrepância percentual de 32,5% devido a ação de todos os erros quantitativos e qualitativos