Atividade Newton

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Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Campus Angicos
Bacharelado em Ciência e Tecnologia
Laboratório de Mecânica Clássica
Roteiro de Atividades
Integrantes:
1 - 4 -
2 - 5 -
3 - 6 -
2ª Lei de Newton
Experimento
1. Vamos montar o equipamento conforme a figura abaixo.
Vamos chamar o sensor mais próximo ao eletroímã, o sensor pelo qual o carrinho
passará primeiro, de sensor 1 (k = 1). Os demais sensores serão numerados k = 2,
k = 3, k = 4 e k = 5.
2. Posicionar o carrinho junto ao eletroímã no extremo do trilho, sem arrastá-lo pelo
trilho.
3. Definir x0 = 0, 000m como sendo a posição inicial do centro de massa do carrinho,
quando ele está junto ao eletroímã. Com isto em mente, posicionar o sensor 1 na
posição x = 0, 100m. Da mesma forma, posicionar os outros 4 sensores em x =
0, 200m, x = 0, 300m e x = 0, 400m. O sensor 5 não será utilizado, e, portanto,
pode ser fixado em qualquer posição.
4. Adicionar massa de 20 g ao porta-peso que está fixado à ponta do barbante. A massa
do porta-peso é de 8 g. Logo, a massa total suspensa a ser considerada é dems = 28 g.
1
5. Adicionar massa de 60 g ao carrinho (30 g de cada lado).
6. Verificar que o barbante esteja devidamente fixado ao carrinho e ao porta-peso, e
passando pela roldana.
7. Ligar o fluxo de ar.
8. No experimento, o porta-peso e o peso que puxam o carrinho não devem
cair no chão antes do carrinho passar pelo último sensor. Verificar isto.
9. Posicionar o carrinho junto ao eletroímã. Ligar o eletroímã.
10. Zerar o cronômetro e selecionar a função F2. Com esta função, o cronômetro inicia
a contagem quando o carrinho é liberado pelo eletroímã e registra os intervalos de
tempo, desde o início da contagem, nos sensores.
11. Preparar para realizar o experimento. Desligar o eletroímã, soltando o carrinho, e
registrar nos cronômetros os intervalos de tempo. Realizar 3 vezes o experimento.
Preencher a tabela 01.
Tabela 01 - Massa suspensa ms = 28g
k x(m) t(1)(s) t(2)(s) t(3)(s) t(s)
1 0, 100
2 0, 200
3 0, 300
4 0, 400
12. Repetir o mesmo experimento, agora com massas de 30 g, 40 g, 50 g e 60 g no
porta-peso (adiciona-se a massa do porta-peso: 8 g) e preencher as tabelas seguintes.
Tabela 02 - Massa suspensa ms = 38g
k x(m) t(1)(s) t(2)(s) t(3)(s) t(s)
1 0, 100
2 0, 200
3 0, 300
4 0, 400
Tabela 03 - Massa suspensa ms = 48g
k x(m) t(1)(s) t(2)(s) t(3)(s) t(s)
1 0, 100
2 0, 200
3 0, 300
4 0, 400
Tabela 04 - Massa suspensa ms = 58g
k x(m) t(1)(s) t(2)(s) t(3)(s) t(s)
1 0, 100
2 0, 200
3 0, 300
4 0, 400
Tabela 05 - Massa do porta-peso ms = 68g
k x(m) t(1)(s) t(2)(s) t(3)(s) t(s)
1 0, 100
2 0, 200
3 0, 300
4 0, 400
2
Análise dos dados
Incluir memória de cálculo
1. Para cada caso, indicar o peso Ps atuando na massa suspensa (usar g = 9, 8m/s2),
e a massa total M do sistema massa suspensa + carrinho + roldana: (a massa do
carrinho é de , a massa da roldana é de )
Tabela 06
ms Ps(N) M(kg)
28 g
38 g
48 g
58 g
68 g
2. Para cada caso, preencher as tabelas seguintes calculando a aceleração a partir dos
tempos cronometrados
(
a =
2x
t2
)
.
Tabela 07 - Massa do porta-peso ms = 28 g
k x(m) t(s) a(m/s2)
1 0, 100
2 0, 200
3 0, 300
4 0, 400
Média
Tabela 08 - Massa do porta-peso ms = 38 g
k x(m) t(s) a(m/s2)
1 0, 100
2 0, 200
3 0, 300
4 0, 400
Média
Tabela 09 - Massa do porta-peso ms = 48 g
k x(m) t(s) a(m/s2)
1 0, 100
2 0, 200
3 0, 300
4 0, 400
Média
Tabela 10 - Massa do porta-peso ms = 58 g
k x(m) t(s) a(m/s2)
1 0, 100
2 0, 200
3 0, 300
4 0, 400
Média
3
Tabela 11 - Massa do porta-peso ms = 68 g
k x(m) t(s) a(m/s2)
1 0, 100
2 0, 200
3 0, 300
4 0, 400
Média
3. Com os dados das tabelas acima prencher a tabela seguinte, em que FR é o módulo
da força resultante agindo sobre o sistema porta-peso + carrinho, e a é a média das
acelerações calculadas para cada caso. Preencha a última coluna com SIM ou não
para indicar se, considerando uma tolerância de erro de 5%, a massa total calculada
é coerente com a massa total conhecida.
Tabela 12
ms M(kg) FR(N) a(m/s2) FR/a(kg) SIM/NÃO
28 g
38 g
48 g
58 g
68 g
4. Construir, em papel milimetrado, o gráfico FR = f(a) (força resultante versus ace-
leração) usando os dados da tabela anterior, indicando as respectivas grandezas e
unidades. Qual sua forma?
5. O gráfico acima mostra que as grandezas e
são proporcionais. (diretamente / inversamente)
4
6. Usando regressão linear, determinar os coeficientes angular e linear do gráfico FR =
f(a). (Incluir cálculo da regressão linear).
Coeficiente angular a =
Coeficiente linear b =
7. Qual é o significado físico do coeficiente angular do gráfico FR = f(a)? Qual a sua
unidade? Justifique.
8. Enuncie a 2ª Lei de Newton, tendo como base as conclusões tiradas deste experi-
mento.
• Média
x =
1
n
∑
xi
• Desvio padrão
σ =
√∑
(xi − x)2
n− 1 , σm =
σ√
n
• Regressão Linear
y = ax+ b −→ a =
∑
xiyi −
1
n
∑
xi
∑
yi∑
x2i −
1
n
(
∑
xi)
2
b =
∑
yi − a
∑
xi
n
5