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Segunda Lei de Newton Laboratório de física I Disciplina: Física I Introdução A segunda lei de Newton, também conhecida como princípio fundamental da dinâmica, afirma que a mudança de movimento é proporcional à força motora aplicada, e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é aplicada. De acordo com essa Lei, para que se mude o estado de movimento de um objeto, é necessário exercer uma força sobre ele que dependerá da massa que ele possui. A aceleração, que é definida como a variação da velocidade com o tempo, terá o mesmo sentido da força aplicada. A força é uma grandeza vetorial, pois, precisa ser caracterizada por módulo, direção e sentido, segunda Lei de Newton também é chamada de princípio fundamental da dinâmica, pois, é a partir dela que se define a Força como uma grandeza necessária para se vencer a inércia de um corpo. A partir da Segunda Lei de Newton, também chegamos à outra importante definição na física, o Peso, a Força peso corresponde à atração exercida por um planeta sobre um corpo em sua superfície. Objetivos Os principais objetivos deste experimento é verificar a segunda Lei de Newton através de medidas de aceleração sob a ação de uma força e determinar a aceleração utilizando os conceitos de cinemática e dinâmica. Fundamentação Teórica Resumo Este relatório trata do estudo de fluidos, no que se diz respeito a prática experimental sobre a pressão manométrica. Em experimento em laboratório com o manômetro de tubo aberto onde as alturas Y1 e Y2 estavam equilibradas. Em seguida, acrescentou-se gradativamente a água no copo de Becker conforme procedimentos experimentais, de forma em que se percebeu que as alturas Y1 e Y2 variavam à medida em que a água era acrescentada ao Becker. O mesmo processo foi feito utilizando álcool ao invés de água, os dados de ambos os procedimentos foram anotados e com esses dados pode-se determinar a pressão manométrica para cada , construir os gráficos e encontrar a densidade do álcool. Materiais Utilizados Nesse experimento foi utilizado alguns equipamentos como: 3. Material necessário: Painel hidrostático FR2 com escala milimétrica acoplável, tripé com haste de suporte para painel e tampão (Figura 1) e copo de Becker (Figura 2) com água e com o álcool. Figura 1: Painel hidrostático FR2 com escala milimétrica Figura 2: Copo de Becker Antes de se iniciar a pratica, foi verificado que a altura da água nas extremidades do manômetro se encontrava entre 20 mm e 30 mm, sendo recomendável esse intervalo para o experimento. Logo em seguida foi colocado um tampão na extremidade superior direita do manômetro deixando, assim, a outra extremidade superior aberta. E foi também realizada a anotação da medida Y1 e Y2 do líquido. Conforme a Figura 2 foi se ajustada a escala vertical do painel imersa no copo de Becker inicialmente vazio, de forma que o zero coincidiu com a extremidade do tubo vertical e ficou cerca de 10 mm do tampo da mesa. Figura 3: Esquema do experimento Foi-se adicionada água no Copo de Becker até que se a extremidade do tubo vertical tocasse a superfície líquida, ficando assim no zero da escala. Depois de aproximadamente 30 segundos foi certificado que as medidas Y1 e Y2, medidas anteriormente, não foram alteradas. Dando continuidade a prática, foi adicionada água gradativamente no copo para que a água atingisse cada posição de h2 segundo a tabela ??. Para cada medida h2 foi feita anotações a respeito das novas medidas para o preenchimento da tabela 1. Tabela 1: Altura da água Água h2 (m) h1 (m) Δh (m) Y2 (m) Y1 (m) Δy (m) Pm = P (Pa) 0 0 0 0,021 0,021 0,000 0,0 0,01 0,002 0,008 0,025 0,017 0,008 0,0 0,02 0,004 0,016 0,028 0,014 0,014 0,0 0,03 0,007 0,023 0,031 0,012 0,019 0,0 0,04 0,01 0,03 0,034 0,009 0,025 0,0 0,05 0,014 0,036 0,036 0,006 0,030 0,0 0,06 0,017 0,043 0,039 0,003 0,036 0,0 O mesmo procedimento foi repetindo, mas com a utilização do álcool obtendo-se a seguinte tabela com os valores das alturas: Tabela 2: Valores das alturas com o álcool Álcool h2 (m) h1 (m) Δh (m) Y2 (m) Y1 (m) Δy (m) Pm = P (Pa) 0 0 0 0,021 0,021 0 0 0,010 0,003 0,007 0,025 0,018 0,007 68,6 0,020 0,006 0,014 0,026 0,015 0,011 107,8 0,030 0,009 0,021 0,029 0,012 0,017 166,6 0,040 0,012 0,028 0,032 0,01 0,022 215,6 0,050 0,015 0,035 0,035 0,007 0,028 274,4 0,060 0,019 0,041 0,037 0,005 0,032 313,6 Fazendo os cálculos foram encontrados os seguintes valores de pressão manométrica da água (Tabela 3) e do álcool (Tabela 4): Tabela 3: Valores para pressão manométrica da água. Δh (m) Pm = P (Pa) 0 0,0 0,008 78,4 0,016 137,2 0,023 186,2 0,03 245,0 0,036 294,0 0,043 352,8 Tabela 3: Valores para pressão manométrica da água. Δh (m) Pm = P (Pa) 0 0,0 0,007 68,8 0,014 107,8 0,021 166,6 0,028 215,6 0,035 274,4 0,041 313,6 Com os valores obtidos no experimento presentes na tabela obteve-se o seguinte gráfico para a água: ra para percorrer a distância). Para a situação 2 foi retirado um disco e repetido os passos anteriores e finalmente para a situação 3 foi realizado as mesmas etapas da situação 2 (Tabela 2). Tabela 2: Tempo médio. Situação 1 0,36240 0,36210 0,35725 1,08174 Situação 2 0,27405 0,27210 0,26480 Situação 3 0,22770 0,23140 0,23105 Se faz necessário multiplicar o tempo médio por três, pois o cronômetro eletrônico está descalibrado. Tempo médio para a situação 1: Tempo médio para a situação 2: Tempo médio para a situação 3: 6. Procedimentos Experimentais Antes de se iniciar a pratica, foi verificado que a altura da água nas extremidades do manômetro se encontrava entre 20 mm e 30 mm, sendo recomendável esse intervalo para o experimento. Logo em seguida foi colocado um tampão na extremidade superior direita do manômetro deixando, assim, a outra extremidade superior aberta. E foi também realizada a anotação da medida Y1 e Y2 do líquido. Conforme a Figura 2 foi se ajustada a escala vertical do painel imersa no becker inicialmente vazio, de forma que o zero coincidiu com a extremidade do tubo vertical e ficou cerca de 10 mm do tampo da mesa. Figura 3: Esquema manômetro de tubo aberto Foi se adicionada água no Becker até que se a extremidade do tubo vertical tocasse a superfície líquida, ficando assim no zero da escala. Depois de aproximadamente 30 segundos foi certificado que as medidas Y1 e Y2, medidas anteriormente, não foram alteradas. Dando continuidade a prática, foi adicionada água gradativamente no copo para que a água atingisse cada posição de h2 segundo a tabela 1. Para cada medida h2 foi feita anotações a respeito das novas medidas para o preenchimento da tabela 1. Tabela 1: Valores para altura da água Água h2 (m) h1 (m) Δh (m) Y2 (m) Y1 (m) Δy (m) Pm = P (Pa) 0 0 0 0,021 0,021 0,000 0,0 0,01 0,002 0,008 0,025 0,017 0,008 0,0 0,02 0,004 0,016 0,028 0,014 0,014 0,0 0,03 0,007 0,023 0,031 0,012 0,019 0,0 0,04 0,01 0,03 0,034 0,009 0,025 0,0 0,05 0,014 0,036 0,036 0,006 0,030 0,0 0,06 0,017 0,043 0,039 0,003 0,036 0,0 Tabela 2: Valores para altura do álcool Álcool h2 (m) h1 (m) Δh (m) Y2 (m) Y1 (m) Δy (m) Pm = P (Pa) 0 0 0 0,021 0,021 0 0 0,010 0,003 0,007 0,025 0,018 0,007 68,60,020 0,006 0,014 0,026 0,015 0,011 107,8 0,030 0,009 0,021 0,029 0,012 0,017 166,6 0,040 0,012 0,028 0,032 0,01 0,022 215,6 0,050 0,015 0,035 0,035 0,007 0,028 274,4 0,060 0,019 0,041 0,037 0,005 0,032 313,6 Resultados Depois da realização de cálculos simples pela equação (...), obteve-se as seguintes tabelas de valores com a pressão manométrica da água para cada uma das alturas (Tabela 3) e do álcool (Tabela 4). Tabela 3: Pressão manométrica da Água Δh (m) Pm = P (Pa) 0 0,0 0,008 78,4 0,016 137,2 0,023 186,2 0,03 245,0 0,036 294,0 0,043 352,8 Tabela 4: Pressão manométrica do Álcool Δh (m) Pm = P (Pa) 0 0,0 0,007 68,8 0,014 107,8 0,021 166,6 0,028 215,6 0,035 274,4 0,041 313,6 Com os dados obtidos em experimento foi possível construir os seguintes gráficos para a água e para o álcool. Figura 4: Gráfico pressão manométrica Água Figura 4: Gráfico pressão manométrica Álcool Conclusão Referências Bibliográficas
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