8 dia aula laboratório Física (segunda lei de Newton)

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Júlia da Silva Moura/Prontuário: 176019x
Rafael Batista Dantas/Prontuário: 1760408
Wilhan Almeida Mello/Prontuário: 1760327
Engenharia da Computação
TRABALHO DE FÍSICA
8º AULA DE LABORATÓRIO: SEGUNDA LEI DE NEWTON
Birigui
2017
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Júlia da Silva Moura
Rafael Batista Dantas
Wilhan Almeida Mello
TRABALHO DE FÍSICA
8º AULA DE LABORATÓRIO: SEGUNDA LEI DE NEWTON
Relatório apresentado à disciplina de Física Geral I
como requisito de avalição do curso Engenharia da Computação.
Prof° Dr. Allan Victor Ribeiro
Birigui
2017
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1 Resumo
Este Relatório traz uma conjunta de resultados de testes práticos obtidos em ambiente laboratorial. De
acordo com a segunda lei de Newton, onde uma força F é a força resultante que atua sobre o objeto de massa
m e a é a aceleração resultante do objeto. Baseado neste conceito o trabalho trás resultados satisfatórios,
onde em uma pista com parada mantida horizontalmente, a massa do sistema e a gravidade atuam juntas, e
através do produto entre anbas podemos ter o valor da Força resultante do esquema, além de demonstrar a
movimentação do carrinho gerada a partir desta força.
2 Objetivos
O objetivo deste experimento é verificar a segunda lei de Newton analisando o movimento de translação de
um corpo sobre um plano horizontal. Assim apresentando os resultados dos cálculos e conclusões obtidas
através deles.
ˆ Aplicando em todos os cálculos o algarismo significativo e a forma correta de arredondamento.
3 Fundamentos Teóricos
Através de aulas teóricas e práticas foi realizado este relatório, com a teoria referente a segunda lei de Newton.
O trilho é colocado junto a uma das extremidades da mesa, de forma que a massa suspensa, que traciona
o carrinho sobre o trilho, possa cair até o chão. É medido com o cronômetro e com o software o tempo que
o carrinho leva para fazer o trajéto.
Pode se perceber a influencia da gravidade relacionada com a massa suspensa, está relação é denominada
Peso e sua equação P = m.g, através da fundamentação teórica da segunda lei de Newton e do experimento,
podemos comprovar a teoria na pratica e explicar-lá com equações e raciocinios matemáticos.
�A força resultante que atua sobre um corpo é proporcional ao produto da massa pela aceleração por
ele adquirida� (Newton), Com isso extraimos a equação da Força resultante Fr = m.a, e aplicando isso no
experimento o produto da gravidade aplicada sobre o massa suspensa (a) pela massa do conjunto total, temos
a nossa Força resultante que atua sobre o carrinho fazendo-o se movimentar a partir da inércia.
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4 Materiais Utilizados
Os materiais utilizados para fazer as medições e os cálculos foram:
1. Polia, Massas, Linhas, Suportes
2. Software
3. Carrinho
4. Cronômetro
5. Balança
6. Pista com parada final
7. Calculadora
5 Procedimento Experimental
Uma pista com distância de 90 centímetros com parada onde é colocado junto a uma das extremidades da
mesa, de forma que um contra peso suspenso de masa (25,13g), que traciona o carrinho sobre o trilho, possa
cair até o chão. É medido com o cronômetro e com o software o tempo que o carrinho leva para fazer o
trajéto.
A massa suspensa não foi alterada durante todo o experimento, e foram feitas 5 medições tanto com o
cronômetro quanto com o software, depois foram feitas o mesmo tipo e quantidade de medições, porém foi
acrescentada 500g à massa do carrinho.
Utilizando a fórmula citada no referencial teórico onde Fr = m.a, e da aceleração em função da distância
e do tempo: a = 2dt2 . É possivél calcular a força resultante do movimento do carrinho no percurso e também
a força resultante do contra peso em função da aceleração da gravidade.
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6 Apresentação dos Resultados e Discussão
Com a ultilização do mesmo contra peso, foi feito testes para 2 situações: O trajeto para a massa do carrinho
(531,30g) apenas, e com o acréscimo de 500g, assim foi medido o tempo entre o ponto de lançamento como
sendo 0 cm, até o ponto de chegada, 90cm. Abaixo tabela com o tempo de cada teste.
Tabelas do tempo sem a utilização do peso adicional:
metédo de medição massa do sistema Distância Teste 1 Teste 2 Teste 3 Teste 4 Teste 5 média do tempo
Software 531,3g 90 cm 2,05s 2,10s 2,00s 2,00s 2,05s 2,04s
Cronômetro 531,3g 90 cm 1,87s 2,08s 1,80s 1,96s 2,41s 2,02s
Tabelas do tempo com a utilização do peso adicional de 500g:
metédo de medição massa do sistema Distância Teste 1 Teste 2 Teste 3 Teste 4 Teste 5 média do tempo
Software 1031,3g 90 cm 2,90s 2,95s 2,95s 2,90s 2,90s 2,92s
Cronômetro 1031,3g 90 cm 2,74s 2,73s 2,68s 2,96s 2,68s 2,71s
Cálculo da média aritmética:
ˆ Tempo do software para o carro :
MA (x) = 1
n
n∑
i=1
xi −→ (2,05+2,10+2,00+2,00+2,055 =2, 04 s.
ˆ Tempo do software para carro com peso:
MA (x) = 1
n
n∑
i=1
xi −→ (2,90+2,95+2,95+2,90+2,905 =2, 92 s.
ˆ Tempo do cronômetro manual para o carro :
MA (x) = 1
n
n∑
i=1
xi −→ (1,87+2,08+1,80+1,96+2,41)5 = 2, 02 s.
ˆ Tempo do cronômetro manual para o carro com peso:
MA (x) = 1
n
n∑
i=1
xi −→ (2,74+2,73+2,68+2,76+2,68)5 = 2, 71 s.
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Calculando a aceleração do carrinho no trajéto com o tempo medido pelo software:
a = 2dt2−→a = 2(0,90)(2,04)2−→a = 1,804,16 −→a = 0, 43 m/s²
ˆ Calculando a aceleração do carrinho com o acréscimo do peso no trajéto utilizando tempo medido pelo
software :
a = 2dt2−→a = 2(0,90)(2,92)2−→a = 1,808,52 −→a = 0, 21 m/s²
ˆ Calculando a aceleração do carrinho no trajéto com o tempo medido pelo cronômetro:
a = 2dt2−→a = 2(0,90)(2,02)2−→a = 1,804,08 −→a = 0, 44 m/s²
ˆ Calculando a aceleração do carrinho com o acréscimo do peso no trajéto utilizando tempo medido pelo
cronômetro:
a = 2dt2−→a = 2(0,90)(2,71)2−→a = 1,807,34 −→a = 0, 24 m/s²
Agora com todas as acelerações do carrinho vamos calcular a força resultante em cada situação:
ˆ Força resultante com aceleração do software e sem o peso extra:
Fr = m.a−→Fr = 0, 531.0, 43−→ Fr = 0, 22 N
1. Força resultante com aceleração do software e com o peso extra:
Fr = m.a−→Fr = 1, 031.0, 21−→ Fr = 0, 21 N
2. Força resultante com aceleração do cronômetro e sem o peso extra:
Fr = m.a−→Fr = 0, 531.0, 44−→ Fr = 0, 23 N
3. Força resultante com aceleração do cronômetro e com o peso extra:
Fr = m.a−→Fr = 1, 031.0, 24−→ Fr = 0, 24 N
Calculando a Força resultante do contra peso:
Fr = m.a−→Fr = 0, 0251.9, 81−→Fr = 0, 24 N
Tabela com os resultados :
ˆ Com Software:
Massa do carro aceleração Frdo carrinho Frdo contra Peso % da
Frcarrinho
Frcontra−peso
0,531g 0,43 m/s² 0,22 N 0,24 N 91,6%
1,031g 0,21 m/s² 0,21 N 0,24 N 87,5%
ˆ Com Cronômetro:
Massa do carro aceleração Frdo carrinho Frdo contra Peso % da
Frcarrinho
Frcontra−peso
0,531g 0,44 m/s² 0,23 N 0,24 N 95,8%
1,031g 0,24 m/s² 0,24 N 0,24 N 100%
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7 Considerações finais
A gravidade está no eixo das ordenadas, e o movimento do corpo tem projeção no eixo x, isse movimento
é devido a força resultante
−→
F que é um segmento orientado de reta com direção, sentido e norma, que está
atuando sobre o carrinho. A força resultante é constante, devido ao produto entre a massa do sistema pela
aceleração serem constantes; como essa força
−→
F é resultante, logo igual a força Peso P = m ∗ g, podemos
dizer que a Força
−→
F que atua sobre o carrinho é devida ao Peso
−→
P que atua sobre a massa suspensa que gera
uma tensão no fio que liga o carrinho a esta massa.
Ao final podemos expressar matemáticamente e demonstrar pelo diagrama de corpo livre.
Diagrama de corpo livre:
Expressão matemática:
Para m1:
F = m1 ∗ a −→ P1 − T1 = m1 ∗ a (I)
Para m2:
F = m2 ∗ a −→ F = T −→ T = m2 ∗ a (II)
Montando o sistema para I e II:
P1 − T = m1 ∗ a
T = m2 ∗ a
Cortando as Tensões, pois ambas são vetores iguais em sentidos opostos atuando sobre a mesmacorda,
somando se anulam:
P1 = (m1 +m2) ∗ a
Concluimos que a subtração da Tensão gerada na corda pelo Peso que atua sobre o bloco de massa m1
gera o movimento do sistema, pois o Peso é maior que a Tensão, logo a Força que atua sobre o bloco de
massa m2 fazendo-o deslizar sobre o plano horizontal da esquerda para direita, é a mesma que a Força Peso.
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8 Bibliografia
RESNICK, R., HALLIDAY, D. Física 1. Rio de Janeiro: Livro Técnico e Científico, 1973.
UNIVERSIDADE FEDERAL DORIO GRANDEDO SUL. Disponível em: <https://www.ufrgs.br/fisica1c/wp-
content/uploads/2015/12/Lab2_roteiro.pdf>. Acesso em 3 nov. 2017.
YOUNG H. D.; FREEDMAN R. A. Sears e Zemansky. Física I: Mecânica. São Paulo: Addison Wesley,
2003.
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