3Newton’s Second Law (Segunda Lei de Newton).

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Newton’s Second Law (Segunda Lei de Newton)
E.J. Silva Pereita
Centro Universitário Uninter
Pap – Gravataí-RS. – CEP: 80610 - 140 - Brasil
e-mail: Emersonjunior14@hotmail.com
Resumo:
-Investigar, por meio de gráficos e análise de dados, como força, massa e
aceleração estão relacionadas como:
- Calcular a aceleração adquirida por um sistema sob a ação de uma força
constante.
- Verificar que a aceleração adquirida por um corpo sob ação de uma força
constante é inversamente proporcional à massa do corpo.
Introdução
A segunda lei de Newton afirma que a
aceleração de um objeto depende de
sua massa e da força total aplicada sobre ele.
Essa lei pode ser escrita
matematicamente da seguinte maneira:
força = massa × aceleração ou F = m × a
Essa equação pode ser rearranjada:
aceleração = força/massa
A relação entre essas variáveis pode ser usada
para explicar a mecânica
envolvida em muitas colisões, de pessoas
jogando futebol americano a
acidentes automobilísticos. Também é muito útil
quan do queremos saber como
acelerar rapidamente ou como criar bastante
força com o menor
esforço possível!
.
Procedimento Experimental
1 - Inicie o Virtual Physics e selecione Newton’s
Second Law na lista de
atividades. O programa vai abrir a bancada de
mecânica (Mechanics) 2 - O laboratório está montado
com uma bola sobre a mesa. Um foguete está
preso à bola com a função de empurrá-la pela mesa.
Neste experimento não
há atrito. Você deve coletar os dados de posição e
velocidade da bola
enquanto ela percorre a mesa. Você então construirá
gráficos de posição e de
velocidade ao longo do tempo.
Prevendo Você consegue imaginar como será o
gráfico velocidade versus
tempo se a bola estiver acelerando?
Resposta: O grafico de velocidade versus tempo para
uma bola que se
desloca com aceleracao constante deve ser uma reta
inclinada.
3 - Clique no Lab book para abri-lo. Clique no botão
(Recording) para começa r
a registrar os dados. A bola começará a rolar quando
você apertar o botão
Force. Observe o que acontece com a bola enquanto
ela rola sobre a mesa. A
força inicial está regulada em 10 N e a massa da bola
é de 2 kg. O experimento
vai parar automaticamente quando a bola atingir o
final da mesa. Um link vai
aparecer em seu Lab book contendo os dados de
posição e velocidade da bola
rolando sobre a mesa versus o tempo. Clique duas
vezes ao lado do link e
escreva a força e a massa utilizadas
4 - Reinicie o experimento clicando no botão Reset.
Utilize o dispositivo de
parâmetros (Parameters) para alterar a força do
foguete e repita o passo 3 com
outras duas forças. Anote as forças que você utilizou
na tabela a seguir.
5 - Agora, observe o que acontece com a velocidade e
a aceleração da bola ao
alterar a massa da bola. Reinicie o experimento
clicando no botão Reset.
Utilize o dispositivo de parâmetros para alterar a
massa da bola. Verifique que
a força está regulada para 10 N e repita o passo 3
usando duas massas
diferentes da massa inicial. Não altere a força neste
experimento. Anote as
massas na tabela abaixo.
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Análise e Resultados
1 - Construindo gráficos: Use os dados de cada link
de seu Lab book para
construir os gráficos de velocidade versus tempo no
espaço abaixo. Você
desenhará um gráfico de velocidade da bola versus o
tempo que ela levou para
cruzar a mesa. Denomine o eixo horizontal como
Tempo (s) e o eixo vertical
como Velocidade (m/s). Utilize uma escala adequada.
O primeiro ponto do seu
gráfico deve ser (0 s, 0 m/s), que corresponde ao
tempo e à velocidade inicial
da bola. Indique dez pontos para cada bola e conecte
os pontos utilizando
cores diferentes para cada experimento. Identifique
cada gráfico com a força e
a massa da bola correspondente.
2 - Abra cada um dos links de dados e anote na tabela
a velocidade final e o
tempo que levou para atingir essa velocidade.
Atenção: anote o tempo que
levou para a bola chegar ao fim da área de
experimentos, é possível que o
programa tenha registrado outros pontos após esse
momento, mas
desconsidere-os.
3 - Interpretando gráficos: Como os gráficos de
velocidade versus tempo
demonstram que a bola está acelerando?
Resposta: Podemos notar que a bola esta acelerando
em virtude da inclinacao
da reta, na qual a velocidade varia, indicando a
existencia de aceleracao.
3 - Qual bola teve a maior aceleração?
Resposta: A bola que obteve a maior aceleracao foi
aquela submetida a maior
forca inicial e que tem menor massa .
4 - A aceleração é a medida da variação da velocidade
em um intervalo de
tempo. Isso pode ser expresso pela equação:
aceleração = variação da
velocidade/intervalo de tempo. Calcule a aceleração
de cada uma das bolas
utilizando essa equação. A velocidade inicial de cada
bola foi 0 m/s.
Anote os cálculos na tabela da página anterior.
5 - Outra maneira de calcular a aceleração é pela
segunda lei de Newton. A
aceleração que você calculou na questão 4 é igual à
aceleração calculada
usando a segunda lei de Newton?
Resposta: Segunda Lei de Newton os cá lculos são
encontrados a partir do
calculo da variação da velocidade em função do
tempo .
6 - Construindo gráficos: Usando os dados da tabela,
faça um gráfico de
força versus aceleração no espaço indicado a seguir.
Você vai representar a
força aplicada à bola versus a aceleração observada
enquanto a bola rolava
sobre a mesa. Identifique o eixo horizontal com
Aceleração (m/s 2) e o eixo
vertical com Força (N). Utilize somente os três
primeiros pontos coletados no
passo 4 do seu procedimento, os quais foram todos
realizados com a m esma
bola. Lembre-se de utilizar uma escala adequada.
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7 - Interpretando gráficos: O que a declividade do
gráfico força x aceleração
informa?
Resposta: A declividade do grafico forca versus
aceleracao é calculada a partir
de dois pontos quaisquer, e nos informa um valor
constante numericamente
equivalente a massa da bola.
8 - Controlando variáveis: Explique como você
poderia produzir uma grande
aceleração usando uma força pequena.
Resposta: Para obter uma grande aceleração a partir
de uma pequena forca,
devemos submeter um objeto de massa muito pequena
a essa forca.
9 - Tirando conclusões: Quais são as duas maneiras de
aumentar a
aceleração?
Resposta: As duas maneiras de aumentar a aceleração
sao:
1 – aumentando a forca aplicada.
2 – diminuindo a massa do objeto submetido a forca.
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Conclusão
O segundo principio consiste em que todo corpo em
repouso precisa de uma
força para se movimentar, e todo corpo em
movimento precisa de uma força
para parar. O corpo adquire a velocidade e sentido de
acordo com a forca
aplicada. Ou seja, quanto mais intensa for a forca
resultante, maior será a
aceleração adquirida pelo corpo. A forca resultante
aplicada a um corpo é
diretamente proporcional ao produto entre a sua
massa inercial e a aceleração
adquirida pelo mesmo F=m.a..
Se a forca resultante for nula (F=0) o corpo estará em
repouso (equilíbrio
estático) ou em movimento retilíneo uniforme
(equilíbrio dinâmico). A força
poderá ser medida em Newton se a massa for medida
em kg e a aceleração
em m/s²pelo Sistema Internacional de Unidades de
medidas (SI).
Referências
Programa: Virtual Lab física Mecânica
Rodrigues, M.; Dias F.; Física na Nossa Vida;
Porto Editora; 2004; Porto.
www.brasilescola.com/fisica/segunda-lei-
newton.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Segunda_Lei_de_New
ton
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/
Dinamica/leisdenewton.php
http://www.infoescola.com/fisica/2a -lei-de-
newton-principio-fundamental -da-
mecanica/
HALLIDAY E RESNICK. Fundamentos de física.
Rio de Janeiro: Livros
Técnios e Científicos S.A., 2007.
KELLER, Frederick. Física Volume 1. São
Paulo: Pearson Makron Books,
2004.
HEWIT, Paul. Física Conceitual. Porto Alegre:
Bookman, 2002.
Raymond A. Serway / John W . Jewett, Jr.
Princípios de Física 1,Mecânica ClassicaVol°1 Editora Cengage
Learnin. H .Moysés Nussenzveig,.
Mecânica, Curso de física básica 4º edição,
Volume 1 Editora Edgard Blucher.
Wikipédia Física Mecânica