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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ – UFPI CENTRO DE ENSINO ABERTO E A DISTÂNCIA – CEAD COORDENAÇÃO DE FÍSICA DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL I EXPERIMENTO 7: Roteiro Experimental para Estudo da Máquina de Atwood George Atwood, foi um estudioso da óptica de Euler, da mecânica, da hidrostática e do eletromagnetismo. Em 1784 foi responsável pela invenção da Máquina de Atwood que é usada para demonstrações em laboratório das leis da dinâmica. Consiste em dois corpos de massa m1 e m2 presos por uma corda que passa sobre uma roldana, conforme ilustra a Figura 1. Considerando que não há atrito entre a roldana e seu eixo, teremos a configuração mostrada na figura 2. Figura 1. Máquina de Atwood. Figura 2. Forças atuantes em uma máquina de Atwood. Objetivo: Estudar a aceleração e as forças em um sistema de Máquina de Atwood, verificando a segunda lei de Newton. Materiais Necessários 1. Polia de baixa fricção 2. Fio leve e inextensível 3. Dois suportes para a polia 4. Dois pesos (m1 e m2) 5. Cronômetro 6. Régua ou fita métrica 7. Balança para medir a massa dos pesos 8. Calculadora 9. Caderno de anotações Procedimento Experimental: 1. Preparação do Equipamento: • Monte a polia em um suporte de modo que ela possa girar livremente. • Prenda o fio na polia, com um peso (m1) em uma extremidade e outro peso (m2) na outra extremidade. • Certifique-se de que a polia gira livremente e sem fricção significativa. • Realize várias medições para obter dados mais precisos. • Utilize o cronômetro corretamente para minimizar erros de leitura. • Certifique-se de que o fio é leve e inextensível para não influenciar nos resultados. 2. Calibração e Verificação Inicial: • Verifique se a polia gira livremente e sem fricção significativa. • Meça e registre as massas dos pesos (m1 e m2) utilizando uma balança. • Meça a altura (h) da posição inicial de um dos pesos até o chão. 3. Execução do Experimento: • Solte os pesos simultaneamente e use o cronômetro para medir o tempo (t) que o peso maior (m2) leva para descer a altura (h). • Registre o tempo medido. 4. Repetição para Consistência: • Repita o experimento várias vezes (pelo menos 3) para garantir a consistência dos dados e calcule o tempo médio. Registre todas as medições em cada tentativa. • Repita o experimento para diferentes combinações de massas (m1e m2). Medida (m2 - m1) t(s) a(m/s2) 1 2 3 Análise dos Dados: 1. Cálculo da Aceleração: • Calcule a aceleração (a) do sistema utilizando a fórmula a=2h/t2 onde h é a altura e t é o tempo registrado. 2. Verificação da Segunda Lei de Newton: • A força resultante (F) no sistema é dada pela diferença de peso F=ΔP=(P2 -P1) dos dois corpos F=ΔP=(m2 −m1)g (01) • A massa total do sistema (mtotal)é a soma das duas massas: mtotal=m1+m2. • De acordo com a 2ª lei de Newton, a força resultante é igual ao produto da massa total pela aceleração, F=mtotal⋅a (02) • Compare os valores calculados de F (01) e F=mtotal a ⋅ (02) para verificar a segunda lei de Newton. 3. Relação entre Massa e Aceleração: • Construa um gráfico de aceleração (a) versus diferença de massas (m2−m1) para visualizar a relação.