RELATÓRIO 2 LEIS DE NEWTON

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FACULDADE PITÁGORAS – UNIDADE BARREIRO
ENGENHARIA MECÂNICA
FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL: MECÂNICA
PROFESSORA: CAMILA BIM
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA: 
Leis de Newton
Nomes:
3º Período
BELO HORIZONTE
xx DE xx DE 2016
RESUMO
As leis de Newton se configuraram como um importante passo dentro das ciências naturais para a análise dos movimentos mais comuns do nosso cotidiano. A relação entre força e movimento é estudada desde a Grécia Antiga, tendo em Aristóteles seu principal representante, defensor da ideia de força necessária para a existência do movimento. Somente no século XVII surge uma nova interpretação dada por Newton, que analisa a força como uma interação. As Leis de Newton representam situações de equilíbrio e de aceleração, e ainda reforçam o caráter interativo das forças, capazes de mudar o estado de equilíbrio dos corpos.
 
Palavras-chave: Leis de Newton, movimento, equilíbrio.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO TEÓRICA	3
2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL	6
2.1 Materiais utilizados	6
2.2 Procedimentos	6
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO	8
4 CONCLUSÃO	9
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	9
1 INTRODUÇÃO TEÓRICA 
	A Dinâmica é a divisão da Mecânica, uma das áreas da Física, que estuda os movimentos, suas causas e seus efeitos. Esse estudo é baseado no conceito de força, uma grandeza vetorial, que representa uma interação que provoca alteração no estado de movimento dos corpos.
	No entanto, o conceito de força nem sempre foi entendido do ponto de vista da interação. As primeiras tentativas de explicação formalizadas datam do século IV a. C., com Aristóteles. De acordo com o filósofo grego, todos os movimentos eram devidos ou à natureza do objeto que se move (natural) ou a algum empurrão ou puxão constante (violento). Se um objeto se encontra em seu lugar natural, ele não se move a não ser forçado pela ação de algum agente externo. Desta forma, o estado natural de um corpo é o de repouso, exceto para os corpos celestes (AGUILERA, 2008).
	Ainda para Aristóteles, um corpo em movimento possuía uma força (vis) sempre existente no objeto, que era necessário se esgotar para que o corpo pudesse parar em seu lugar natural; só haveria movimento com velocidade constante se uma força atuasse sobre o corpo (ROCHA, 2002).
	As ideias de Aristóteles sobre o movimento prevaleceram por mais de dois mil anos, como sendo o conhecimento verdadeiro sobre o movimento (MEES, s. d.). Somente no século XVII, Isaac Newton propôs o conceito de força como algo extrínseco ao corpo, que lhe é comunicado por outros corpos que estão em sua vizinhança e que faz mudar seu estado de movimento (ROCHA, 2002).
	Considerando essa definição, Newton propôs em seu livro Princípios Matemáticos da Filosofia Natural o que posteriormente ficou conhecido como Mecânica Newtoniana: três leis básicas do movimento mais a Lei da Gravitação Universal. A Mecânica Newtoniana é aplicável para velocidades com frações muito pequena da velocidade da luz e para corpos com dimensões muito maiores que a do átomo (HALLIDAY, 2006).
	A 1ª Lei de Newton, também conhecida como Lei da Inércia diz que na ausência de forças, ou quando for nula a força resultante que atua sobre um corpo, um corpo em repouso permanece em repouso e um corpo em movimento permanece em movimento em linha reta com velocidade constante (movimento retilíneo uniforme) (HALLIDAY, 2006). Matematicamente, temos:
		(1)
	A Lei da Inércia é válida apenas para referenciais inerciais (que não sofrem aceleração quando não há forças atuando sobre ele) (HALLIDAY, 2006). Se um corpo permanece em repouso, está em equilíbrio estático, se continua em movimento está em equilíbrio dinâmico. 
	A 2ª Lei de Newton ou Princípio Fundamental da Dinâmica considera que a força resultante sobre um corpo é proporcional à aceleração por ela produzida:
		(2)
	A massa m é uma característica do corpo e é invariável.
	Para estudar o movimento dos corpos, usamos o chamado diagrama de corpo livre, uma representação do corpo para o qual deseja-se obter a resultante de forças, que são representadas por vetores, a partir de um sistema de coordenadas. Denomina-se sistema o conjunto de corpos, onde existem forças internas (entre os corpos) e externas (feitos pelos corpos fora do sistema). A força resultante é a soma vetorial das forças externas que atuam sobre o sistema (HALLIDAY, 2006).
	Por fim, a 3ª Lei de Newton ou Lei da Ação e Reação, estabelece que quando dois corpos interagem entre si, as forças exercidas por um sobre o outro são sempre iguais em módulo e tem sentidos opostos:
		(3)
	Ação e reação nunca atuam em um mesmo corpo e por isso nunca se anulam.
	Para analisar problemas envolvendo as Leis de Newton, deve-se identificar primeiramente os tipos de força que atuam sobre um corpo. Essa identificação pode ser feita através de suas caraterísticas.
	Chama-se peso ( a força de atração que atua sobre um corpo abandonado em um campo gravitacional, responsável pela aceleração da gravidade (BARRETO FILHO & SILVA, 2013). Para um corpo de massa m abandonado próximo à superfície e sem resistência do ar, a única força que atua sobre ele é o peso . Pela 2ª Lei de Newton:
	(4)
	O valor médio da gravidade da Terra é 9,81 m/s². No entanto, o valor de g é maior nos polos e ao nível do mar. O peso é uma força vertical, apontando para baixo.
Figura 1: Representação da força peso e suas reações.
		
	A força normal ou força de reação normal ( é qualquer força de contato nas superfícies de dois ou mais corpos que se comprimem entre si. Sua intensidade depende da compressão entre as superfícies, tem direção perpendicular a ela e sentido contrário ao da interpenetração entre elas (BARRETO FILHO & SILVA, 2013).
Figura 2: Representação da força normal em diferentes situações.
	A força elástica se deve à elasticidade e à deformação dos corpos. Essa elasticidade é medida através da constante elástica k, dada em N/m e representa a dureza do corpo, isto é, informa a força necessária por unidade de comprimento para deformá-lo. O módulo da força elástica é dado pela Lei de Hooke. Robert Hooke foi um cientista inglês do século XVII, uma das figuras chave da revolução científica:
	(5)
	Onde representa a deformação do material.
	A força de atrito se manifesta quando corpos em contato se comprimem mutuamente e há movimento ou tendência de movimento relativo entre suas superfícies (BARRETO FILHO & SILVA, 2013). Essa força é sempre contrária ao movimento ou tendência de movimento do corpo e pode ser do tipo estático ou cinético. 
	Quando se aplica uma força sobre um corpo em repouso, inicialmente ele pode não se mover em função da força de atrito estático. Aumentando o módulo dessa força , a força de atrito estático aumenta gradualmente, mantendo o corpo em repouso, até um valor máximo , dado por:
		(6)
	Onde é o coeficiente de atrito estático entre as superfícies e depende de sua natureza, aspereza e eventual lubrificação (BARRETO FILHO & SILVA, 2013).
2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
2.1 Materiais utilizados
 01 Plano inclinado com inclinação de 0 a 45° - sistema de elevação contínuo e sapatas niveladoras.
02 Massas acopláveis de 50g cada.
01 Carrinho.
01 Dinamômetro de 2N.
2.2 Procedimentos 
1. Determinar a constante da mola do dinamômetro com as massas conhecidas.
2. Determinar o peso P do móvel (carrinho). 
3. Ajustar o plano inclinado para um ângulo (Ɵ) qualquer desejado.
4. Realizar a montagem do sistema prendendo a cabeceira, localizada na parte superior do dinamômetro, entre os dois fixadores presentes no topo da rampa. O dinamômetro deverá ficar rente à rampa. Observe a figura abaixo:
5. Fazer o diagrama de forças que atuam neste momento sobre o carro, identificando cada uma delas. 
6. A força peso atua segundo a orientação da esfera dependurada no carro, baseado nessa informação justifique o fato de, quando livre, o móvel executar um movimento ao longo da rampa.
7. A partir do valor encontrado para a força pesoe da inclinação da rampa, faça um diagrama identificando as características (sentido, direção e módulo) dos vetores componentes Px e Py.
Cálculo de Px e Py:
8. Qual a orientação e o valor modular da força aplicada pelo dinamômetro?
9. Comparar o valor da força aplicada pelo dinamômetro com o valor calculado para a força componente Px. Justifique o que ocorre com esses valores, devem ser iguais ou diferentes. Encontre o valor do coeficiente de atrito do plano.
10. Baseando-se no diagrama de forças feito no item 7 identificar a orientação da força normal. Calcular seu módulo.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
	Pendurou-se as massas de 100g no dinamômetro, e mediu-se a deformação, encontrando 5 cm. Nesse caso, para o equilíbrio:
	Mediu-se usando o dinamômetro, e o valor encontrado foi de 0,62 N, que corresponde a uma massa de 0,063 kg.
	O ajuste escolhido para a inclinação do plano inclinado foi Ɵ = 30°.
	O peso pode ser decomposto em suas componentes. Uma delas tem a mesma direção da força normal e a outra tem a direção da rampa, no sentido para baixo. É esta responsável pelo movimento de descida ao longo da rampa quando o carro está livre.
	A força aplicada pelo dinamômetro é a força elástica da mola; tem a direção do plano inclinado, apontando no sentido de sua subida e seu módulo equivale ao módulo é dado por:
	Os valores da força aplicada pelo dinamômetro e o valor de Px devem ser diferentes, pois também deve-se considerar a força de atrito que atua sobre o carro.
	A força normal sobre o carrinho é perpendicular ao plano inclinado e seu módulo é igual à componente Py:
4 CONCLUSÃO
	As Leis de Newton podem ser usadas para analisar situações envolvendo repouso, conforme a prática realizada. Nesse caso, foi aplicada basicamente a lei da inércia, uma vez que se trabalhou com um carro que permaneceu em repouso preso ao dinamômetro e apoiado sobre um plano inclinado a 30° com a horizontal. Pode-se classificar o equilíbrio do carro na prática como equilíbrio estático.
	Para facilitar a análise da situação proposta, também foi utilizado o diagrama de corpo livre, onde se representou as forças que atuavam sobre o carro. Foram identificadas o peso devido à sua massa e à aceleração da gravidade, a força normal devido à compressão do carro sobre o plano inclinado, a força de atrito em função da tendência de movimento entre o carro e o plano e a força elástica, relacionada à deformação do dinamômetro.
	Para encontrar os respectivos módulos das forças, foi utilizado um eixo, auxiliar, de forma que uma das direções fosse paralela ao plano inclinado. As demais forças foram representadas e decompostas de acordo com esse eixo e analisadas de acordo com as direções, a partir da 1ª Lei de Newton, onde a resultante em dada direção deve ser igual a zero.
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AGUILERA, Valdir. Uma pequena história do movimento. 2008. Disponível em: < http://www.valdiraguilera.net/historia-do-movimento.html> Acesso em: 02 jun. 2016. 
 
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física. v. 1. Rio de Janeiro: LTC, 2006.
BARRETO FILHO, Benigno; SILVA, Cláudio Xavier da. Física aula por aula: mecânica: 1º ano. 2. ed. São Paulo: FTD, 2013.
MEES, Alberto Antônio. Desenvolvimento do Conhecimento. Disponível em: < http://www.if.ufrgs.br/cref/amees/mono1.htm > Acesso em: 02 jun. 2016. 
 
ROCHA, José Fernando M. (Org.). Origens e evolução das ideias da Física. Salvador: EDUFBA, 2002.