leis de newton lab fis

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MATERIAIS E MÉTODOS
A aula experimental foi realizada no mesmo trilho de ar da primeira aula. Porém desta vez utilizamos massas e roldanas para analisar os movimentos acelerados de acordo com a segunda lei de Newton.
Materiais
Trilho de ar com faixa dinâmica 0 – 200cm e precisão 0,1cm.
Compressor de ar.
Cronômetro digital multifuncional Cidepe EQ228A com fundo de escala de 99,99995 segundos. Precisão de 50 microssegundos e erro de medida de ±25 microssegundos.
Balança de precisão Eletronic Balance. Fundo de escala de 5100 gramas, precisão de 0,1 grama e erro de ±0,05 gramas.
Carrinho metálico compatível com o trilho.
Oito massas para lastro de 50 gramas.
Cinco sensores fotoelétricos conectados ao cronômetro.
Fio, Roldana e Porta-Massas.
Massas pendulares de 50, 10 e 5 gramas.
O aparato experimental foi montado como as imagens abaixo:
	
	Figura 2 – Aparato experimental I
	
	Figura 3 – Aparato experimental II
Modelo Metodológico
Primeiro passo foi a nivelação do trilho de ar, onde posicionou-se aproximadamente da posição 100cm e o tcompressor foi ligado, observou-se que o carrinho não se moveu, logo conclui-se que o trilho estava nivelado. Em seguida sensores fotoelétricos foram posicionados nas posições de (20,0±0,3)cm, (37,5±0,3)cm, (55,0±0,3)cm, (72,5±0,3)cm e (90,0±0,3)cm. 
Para o primeiro experimento foram colocados 100 gramas de lastro no carrinho e 50 gramas de massa no porta massas conectado ao fio. As massas do carrinho e do porta massas foram medidas e anotadas na folha de dados. O compressor de ar foi ligado e o carrinho foi liberado. Os dados fornecidos pelo cronômetro digital foram anotados. 
Na segunda etapa do experimento, manteve as 50 gramas do porta massas, porém foram adicionados 50 gramas de lastro no carrinho (total igual a 100 gramas). Os sensores permaneceram na mesma posição e o procedimento que segue desde o momento que se liga o compressor de ar até a obtenção de dados foi repetido. 
A seguir, foi repetido mesmo com 100 gramas no porta massa e 100 gramas de lastro no carrinho. O experimento foi realizado novamente como nos anteriores.
	Para cada experimento foram realizados 5 testes e os resultados obtidos foram inseridos no software SciDAVis e serão analisados posteriormente.
	Sensor
	Posição (cm)
	Erro da posição (cm)
	Deslocamento (cm)
	
	s0
	20,0
	±0,3
	----
	----
	s1
	37,5
	±0,3
	s1-s0
	17,5
	s2
	55,0
	±0,3
	s2-s0
	35,0
	s3
	72,5
	±0,3
	s3-s0
	52,5
	s4
	90,0
	±0,3
	s4-s0
	70
Obtenção de Dados
A experiência foi feita no laboratório LDFI no dia 13 de setembro de 2016 com os equipamentos e materiais já descritos. As tabelas abaixo apresentam os dados obtidos para cada experimento:
	Massa colocada no carrinho (g)
	100
	Massa colocada no porta-pesos (g)
	50
	Medida
	T0,1 (s)
	T0,2 (s)
	T0,3 (s)
	T0,4 (s)
	1
	0,215
	0,381
	0,514
	0,630
	2
	0,216
	0,381
	0,514
	0,633
	3
	0,221
	0,381
	0,514
	0,642
	4
	0,221
	0,382
	0,515
	0,634
	5
	0,221
	0,381
	0,514
	0,634
	Média
	0,219
	0,381
	0,514
	0,635
	Desvio padrão
	0,0030
	0,0004
	0,0004
	0,0044
	Deslocamento (cm)
	17,5
	35
	52,5
	72,5
	Massa colocada no carrinho (g)
	200
	Massa colocada no porta-pesos (g)
	50
	Medida
	T0,1 (s)
	T0,2 (s)
	T0,3 (s)
	T0,4 (s)
	1
	0,249
	0,431
	0,582
	0,717
	2
	0,250
	0,433
	0,584
	0,719
	3
	0,250
	0,432
	0,582
	0,717
	4
	0,250
	0,432
	0,583
	0,718
	5
	0,248
	0,430
	0,584
	0,716
	Média
	0,249
	0,432
	0,583
	0,717
	Desvio padrão
	0,0009
	0,0011
	0,0010
	0,0011
	Deslocamento (cm)*
	17,5
	35
	52,5
	70
	Massa colocada no carrinho (g)
	100
	Massa colocada no porta-pesos (g)
	100
	Medida
	T0,1 (s)
	T0,2 (s)
	T0,3 (s)
	T0,4 (s)
	1
	0,172
	0,299
	0,405
	0,497
	2
	0,173
	0,299
	0,406
	0,498
	3
	0,172
	0,300
	0,406
	0,497
	4
	0,173
	0,300
	0,407
	0,498
	5
	0,172
	0,299
	0,406
	0,498
	Média
	0,172
	0,299
	0,406
	0,498
	Desvio padrão
	0,0005
	0,0005
	0,0007
	0,0005
	Deslocamento (cm)*
	
	
	
	
	A partir dos dados obtidos, e seu tratamento, foi possível obter os gráficos a seguir:
Gráfico 1
a = 19,9 +/- 0,3
b = 64,6 +/- 2,1
c = 72,2 +/- 3,2
Equação 1
Gráfico 2
a = 19,9 +/- 0,3
b = 56,0 +/- 1,8
c = 58,2 +/- 2,5
Equação 2
Gráfico 3
a = 20,0 +/- 0,3
b = 81,3 +/- 2,6
c = 118,8+/- 5,1
Equação 3
Gráfico 4
B = 64,6 +/- 0,4
A = 144,4 +/- 1,0
Equação 4
Gráfico 5
B = 56,0 +/- 0,4
A = 116,4 +/- 0,9
Equação 5
Gráfico 6
B = 81,3 +/- 0,4
A = 237,6 +/- 1,3
Equação 6
	Tendo como base as linhas de tendência de cada gráfico determinou se a aceleração para cada experimento de duas formas: fazendo a segunda derivada da posição em função do tempo, Gráficos do 1 ao 3, e calculando a primeira derivada das gráficos velocidade em função do tempo, Gráficos do 4 ao 5. Os valores encontrados são apresentados na tabela abaixo:
	Gráficos posição em função do tempo 
	
	Aceleração [cm/s]
	Experimento 1
	144,4 ±
	Experimento 2
	116,4 ±
	Experimento 3
	237,6 ±
	Gráficos velocidade em função do tempo
	
	Aceleração [m/s]
	Experimento 1
	144,4 ±
	Experimento 3
	116,4 ±
	Experimento 3
	237,6 ±
Análise dos Resultados
Os resultados obtidos são capazes de mostrar empiricamente a Segunda Lei de Newton apresentada segundo HALLIDAY como sendo Força é igual a Massa vezes a Aceleração ou F=m*a. Observou-se durante o experimento que para um mesmo carrinho com a mesma massa de lastro (400 gramas) e um aumento de massas penduradas no fio (5, 10, 15 e 20 gramas), a aceleração medida aumentou. Comprovou-se assim a veracidade da Segunda Lei de Newton. Também foi possível observar que aumentando a massa do lastro do carrinho e mantendo a massa pendurada no fio, a aceleração medida diminuiu, confirmando novamente a Segunda Lei. No último gráfico obtido, através do cálculo da tangente da reta é possível obter o valor da massa utilizada no carrinho.
DISCUSSÃO DO MÉTODO E DOS RESULTADOS
Por este ser um experimento relativamente simples de se realizar, foi minimizada a possibilidade de ocorrência de erros grosseiros de medida. A utilização de métodos tecnológicos para obtenção de dados tornou-os precisos e ao mesmo tempo acurados. Através do uso do software SciDAVis foi possível obter valores para aceleração e tangentes de retas dos gráficos. Graças à metodologia aplicada foi possível comprovar de forma empírica o que é apresentado em sala de aula.
Diagrama das forças existentes no experimento:
	
	Figura 4 – Diagrama de forças no sistema
Nestas condições se faz possível o cálculo da aceleração teórica que o carrinho do experimento alcançará. O peso do porta massas gerará uma força no carrinho através da polia que possibilitará o inicio do movimento. Esta força será igual ao peso do porta massas mais seu lastro e a partir disso a aceleração do carrinho poderá ser calculada de acordo com a segunda lei de Newton. Aplicando-se os valores reais do experimento:
	
Onde:
Mpm: Masssa do porta massas;
Ml: Massa do lastro acoplado no porta massas;
Mc: Massa do carrinho;
g: Gravidade do local;
Mlc: Massa de lastro do carrinho
a: Aceleração teórica a ser achada.
HALLIDAY, RESNICK WALKER; Fundamentos da Física 1 – Mecânica, Editora LTC, 7ª edição.
Leis de Newton; Disponível em https://sites.google.com/site/profgabrielhickel/home/fisica-i; acesso em 20/09/14.
DINÂMICA; Disponível em http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/leisdenewton.php; acesso em 20/09/14.