pratica de fisica 4

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Centro de Tecnologia 
Departamento de Física 
Curso: Engenharia Elétrica 
 
 
Prática 4: Segunda lei de Newton. 
 
 
 
 
 
 
 
Nome da disciplina: Física experimental para engenharia 
Nome: Cristiano de Jesus Castro de Aguiar/ matrícula: 402790 
Turma: 10 
Professor: Débora Torres 
Data do procedimento: 24/05/2017 (16-18) horas 
 
 
 
 
 
 
 
Sumário 
Objetivo ......................................................................................................................................... 3 
Material ......................................................................................................................................... 3 
Introdução ..................................................................................................................................... 4 
Procedimento da Prática ............................................................................................................... 5 
Questionário .................................................................................................................................. 7 
Conclusão ...................................................................................................................................... 9 
Bibliografia .................................................................................................................................. 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
Objetivo 
 
- Estudar a variação da aceleração versus força resultante aplicada; 
- Estudar a variação da aceleração versus em função da massa para uma dada força 
resultante. 
 
 
 
Material 
- Trilho de ar com eletroímã; 
- Cronômetro eletrônico digital; 
- Unidade geradora de fluxo de ar; 
- Carrinho com três pinos (pino preto, pino ferromagnético e um pino com gancho); 
- Chave liga/desliga; 
- Y de final de curso com roldana; 
- Suporte para massas aferidas; 
- Massas aferidas (3 de 10g; 6 de 20g; 2 de 50g); 
- Cabos; 
- Fotossensor; 
- Fita métrica; 
- Balança digital. 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
Introdução 
 
As leis de Newton descrevem o comportamento de corpos em movimento, 
formuladas por Issac Newton. Elas mostram a relação entre forças agindo sobre um corpo 
e seu movimento causados pelas forças. São três leis: da inércia, força resultante e ação e 
reação. Neste relatório será apresentado experimento somente da segunda lei de Newton 
(força resultante). 
Ao analisarmos um sistema em equilíbrio (estático ou dinâmico), partimos do 
pressuposto de que as forças atuantes sobre o mesmo se cancelam, de forma que a força 
resultante sobre o sistema é zero (condição de equilíbrio). Em contrapartida, quando o 
somatório das forças atuantes é diferente de zero, o sistema não está em equilíbrio e deve 
possuir uma aceleração. Esse é o pilar da Segunda Lei de Newton, que relaciona a 
aceleração de um sistema com as forças sobre ele da seguinte forma: 
 
O movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), também encontrado 
como movimento uniformemente variado (MUV), é aquele em que o corpo sofre 
aceleração constante, mudando de velocidade num dado incremento ou decremento 
conhecido. Para que o movimento ainda seja retilíneo, a aceleração deve ter a mesma 
direção da velocidade. Caso a aceleração tenha o mesmo sentido da velocidade, o 
movimento pode ser chamado de Movimento Retilíneo Uniformemente Acelerado. Caso 
a aceleração tenha sentido contrário da velocidade, o movimento pode ser chamado de 
Movimento Retilíneo Uniformemente Retardado. 
Para produzirmos um MRUV usaremos um trilho de ar, que será inclinado e 
percorrido por um “carrinho” em um movimento com atrito desprezível. Nestas condições 
podemos considerar válidas as seguintes equações: 
 (1) 
 (2) 
5 
 
 (3) 
Partindo do repouso, 
S = ½(a.t²) (4) 
Explicitando a aceleração, 
a = 2x/t² (5). 
 
Procedimento da Prática 
 
1-1 O primeiro passo foi montar o equipamento onde será realizado o procedimento.
 
1- 2 Foi ligada a unidade geradora de fluxo de ar regulando a intensidade para um valor 
médio. 
1- 3 Verificou-se se o trilho de ar estava nivelado; colocou-se o carrinho em vários pontos 
sobre o trilho de ar para verificar se o mesmo se movimentaria significativamente em um 
sentido ou em outro. 
1- 4 Foi fixado no carrinho 3 pinos. O pino central foi fixado na parte superior; um pino 
foi fixado no furo lateral superior para conectar com o eletroímã e do outro lado um pino 
com gancho. Com uma balança foi pesada a massa do carrinho com os pinos. Mc= 218,4g. 
6 
 
1- 5 Foi colocado 4 massas aferidas de 20g no “carrinho”. Duas de cada lado e anotadp 
na tabela 1.1, a massa M= (massa total do carrinho com os pinos) + 80g. 
1- 6 O fotossensor foi colocado a uma distância de 50cm do carrinho. A posição do 
mesmo foi medida, com uma trena, do pino central do carrinho até o centro do 
fotossensor, estando o carrinho na posição inicial junto ao eletroímã. 
1- 7 Uma linha foi ligada do carrinho ao porta-peso, passando sobre a roldana. 
1- 8 A massa do porta-peso foi de mpp = 8,6g e acrescentado 20g ao mesmo. Foi anotado 
na tabela 1.1, m= (massa total do porta-peso)+20g. 
1-9 Fixou-se o carrinho no eletroímã ligando a chave liga/desliga e ajustada a tensão 
aplicada pelo cronômetro digital de modo que o carrinho não ficasse preso. 
1-10 Foi selecionada no cronômetro a função F2 pressionando “função”. Para zerar o 
cronômetro o botão “resest” era pressionado. 
1- 11 O carrinho era liberado do eletroímã desligando-o através da chave liga/desliga. 
1- 12 Foram feitass três medidas de tempo para cada peso (força) indicado na Tabela. 
1- 13 A massa total do carrinho foi reduzida em 20g e acrescentado 20g ao porta-peso de 
modo que a massa total do sistema permaneceu constante. O procedimento anterior foi 
repetido e anotado os valores obtidos na tabela 1.1. 
1- 14 A massa totl foi reduzida novamente em 20g e acrescentado mais 20g ao porta-peso 
de modo que a massa total do sistema permaneceu constante. O procedimento anterior foi 
repetido e anotado os valores obtidos na tabela 1.1. 
1 – 15 Para cada caso foi calculada a aceleração em cm/s² substituído os valores na 
equação (5) e anotado na tabela 1.1. 
1.1 Resultados experimentais para massa total constante. 
M(g) M(g) m(g) m(g) Mt (g) t1(s) t2(s) t3(s) Média de t(s) a (cm/s²) 
mc+80 298,4 mpp+20 28,6 327 1,123 1,193 1,7 1,339 55,803 
mc+60 278,4 mpp+40 48,6 327 0,849 0,87 0,852 0,857 136,156 
mc+40 258,4 mpp+60 68,6 327 0,707 0,717 0,737 0,720 192,723 
Tabela 1 
 
7 
 
Em seguida foi realizado outro procedimento. No qual foi aplicado sempre a 
mesma força peso ao sistema, aumentando a massa total e mediu-se a aceleração. 
2- 1 O fotossensor foi mantido na mesma distância de 50 cm do carrinho. 
2- 2 Foi colocado inicialmente no carrinho duas massas de 10g. Uma de cada lado. 
2- 3 No porta peso foi colocado duas massas de 20g. 
2- 4 Foram feitas três medidas de tempo e calculado o tempo médio e a aceleração. 
2- 5 Acrescentou-se 20g ao carrinho e mantendo o porta-peso com os mesmos pesos foi 
repita a operação 4 vezes, sempre aumentando 20g ao carrinho. 
 
1.2 Resultados experimentais para força aplicada constante. 
M(g) M(g) m(g) m(g) Mt (g) t1(s) t2(s) t3(s) Média de t(s) a (cm/s²) 
mc+20 238,4 mpp+40 48,6 287 0,79 0,796 0,793 0,793 159,021 
mc+40 258,4 mpp+40 48,6 307 0,833 0,857 0,846 0,845 139,941 
mc+60 278,4 mpp+40 48,6 327 0,862 0,849 0,869 0,860 135,208 
mc+80 298,4 mpp+40 48,6 347 0,902 0,8730,896 0,890 126,152 
mc+100 318,4 mpp+40 48,6 367 1,068 0,986 0,907 0,987 102,652 
Tabela 2 
Questionário 
1. Baseado nos dados da tabela 1.1 preencha o quadro abaixo. Anote a massa total 
em kg, a aceleração em m/s², faça o produto da massa total pela aceleração. Anote 
também a força aplicada (p=m*g) em Newtons. Comente os resultados. 
R: 
g= 10m/s² 
Mt(kg) a(m/s²) Mt*a(N) F=P=m*g 
0,327 0,558 0,182 0,29 
0,327 1,362 0,445 0,49 
0,327 1,927 0,630 0,69 
 
A massa total permaneceu constante, mas nesse caso foram se tirando 20g do peso do 
carrinho e acrescentando os mesmos 20g no porta peso. Percebeu-se que quando se tirava 
8 
 
o peso do carrinho e acrescentava no porta peso o tempo percorrido até o fotossensor era 
menor e consequentemente a aceleração aumentava. Como se aumentava a massa no porta 
peso a força aplicada também aumentava. 
 
2. Baseado nos dados da tabela 2.1 preencha o quadro abaixo. Anote a massa total 
em kg, a aceleração em m/s², faça o produto da massa total pela aceleração. Anote 
também a força aplicada (p=m*g) em Newtons. Comente os resultados. 
R: 
g= 10m/s² 
Mt(kg) a(m/s²) Mt*a(N) F=P=m*g 
0,287 1,590 0,456 0,49 
0,307 1,399 0,430 0,49 
0,327 1,352 0,442 0,49 
0,347 1,262 0,438 0,49 
0,367 1,027 0,377 0,49 
 
Nesse caso a massa do carrinho foi aumentando de 20 em 20 gramas e a massa do porta 
peso permaneceu constante. Com isso a massa total foi aumentando a cada rodada. 
Percebeu-se então que ocorreu o processo inverso da questão anterior. Quanto mais se 
acrescentava peso no carrinho mais demorava para o carrinho passar pelo fotossensor, 
com isso a aceleração foi diminuindo a cada 20g que se acrescentava no carrinho. Isso 
acontece, pois o carrinho ficava cada vez mais pesado e o peso do porta peso que era o 
responsável de puxar o carrinho permanecia constante, aplicando a mesma força durante 
cada rodada. 
 
3. Baseado na tabela 4.2 preencha o quadro abaixo. 
R: 
a(m/s²) 1,590 1,399 1,352 1,262 1,027 
1/Mt(kg^-1) 3,484 3,257 3,058 2,882 2,725 
 
4. Faça o gráfico da aceleração em função 1/M para dados da questão anterior. 
R: 
9 
 
 
 
5. Qual o significado físico do gráfico da questão anterior? Justifique. 
R: 
Através do gráfico pode-se compreender que a aceleração aumentava diretamente 
proporcional com a força aplicada e inversamente proporcional a massa total do sistema. 
 
Conclusão 
 
A prática 4 possibilitou uma excelente compreensão dos efeitos da Segunda 
Lei de Newton. Levando em consideração que o equipamento tornava o atrito entre o 
trilho e a superfície de atrito praticamente inexistentes e a precisão relativamente alta do 
fotossensor, pois ele automatiza o processo de verificação do tempo, diminuindo 
possíveis erros quando a medição é feita em um cronômetro por um aluno, por isso foram 
encontrados resultados experimentais bem próximos daqueles encontrados teoricamente. 
Podemos considerar que possíveis fontes de erro podem existir. Pode-se citar os pequenos 
descuidos dos alunos, como por exemplo, sempre colocar o planador sobre uma mesma 
posição relativa x0 do trilho para todas as repetições ou um mau arranjo na colocação das 
polias e as massas. O gráfico permitiu verificar a aceleração aumentava diretamente 
proporcional com a força aplicada e inversamente proporcional a massa total do sistema. 
Podemos concluir então que, num sistema com atrito praticamente desprezível, são 
válidas as equações estudadas no MRUV. 
 
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
0,800 0,900 1,000 1,100 1,200 1,300 1,400 1,500 1,600 1,700
1
/M
t(
k
g
^-
1
)
a(m/s²)
Aceleração em função de 1/M
10 
 
Bibliografia 
 
 http://www.ebah.com.br - A rede social para o compartilhamento acadêmico 
terça-feira – 06/06/2017. 
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/leisdenewton.php 
terça-feira – 06/06/2017. 
Dias, Nildo Loiola. Roteiros de aulas práticas de física. 2017.