Segunda Lei de Newton

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MEDINDO VELOCIDADE
L. Schroeder
Centro Universitário Uninter
Pap – Lajeado. – CEP: 95900-971 – Lajeado -RS - Brasil
e-mail: leonardo.schroeder@brasilata.com.br
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 quando 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 gráfico de velocidade versus tempo para uma bola que se desloca com aceleração constante deve ser uma reta inclinada. 
3 - Clique no Lab book para abri-lo. Clique no botão (Recording) para começar 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
 
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 inclinação 
da reta, na qual a velocidade varia, indicando a existência de aceleração. 
3 - Qual bola teve a maior aceleração? 
Resposta: A bola que obteve a maior aceleração 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 mesma bola. Lembre-se de utilizar uma escala adequada.
7 - Interpretando gráficos: O que a declividade do gráfico força x aceleração informa? 
Resposta: A declividade do gráfico força versus aceleração é calculada a partir de dois pontos
quaisquer, e nos informa um valor constante numericamente
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 força. 
9 - Tirando conclusões: Quais são as duas maneiras de aumentar a aceleração? 
Resposta: As duas maneiras de aumentar a aceleração :1 – aumentando a força aplicada. 
Conclusão
O segundo princípio 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/s2 pelo Sistema Internacional de Unidades de medidas (SI).
Referências
Programa: Virtual Lab física Mecânica
Rodrigues, M.; D ias F.; Física na Nossa Vida;
Porto Editora; 20 04; Porto