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Introdução Na dinâmica as leis de Newton são as leis que descrevem o comportamento de corpos em movimento, a partir da relação entre forças agindo sobre um corpo e seu movimento causado pelas forças. Corpos deslizam ao longo de superfícies inclinadas. O plano inclinado é, na verdade uma superfície plana elevada a uma altura h, que forma um ângulo θ em relação a horizontal. Possivelmente o plano inclinado é a maquina simples mais antiga do mundo, e sua aplicação foi uma importante contribuição à evolução dos conceitos da Física. De acordo com as leis de Newton, quando um corpo se move livremente em um plano inclinado, sem atrito, a componente P da força peso se cancela com a força normal N. Objetivos Estudar o movimento uniformemente variado de um móvel na ausência de atrito; Determinar o módulo da velocidade e da aceleração do móvel; Investigar como varia a velocidade de um objeto sujeito à aceleração constante; Determinar a aceleração da gravidade. Metodologia Materiais: Cronômetro com sensor ótico Trilho de ar com 1 planador (carrinho) e régua acoplada Suporte metálico para elevar uma das extremidades do trilho Paquímetro Métodos: Elevamos uma das extremidades do trilho de ar utilizando um suporte; Acoplamos um pino na parte superior do planador. Medimos o comprimento útil do pino, isto é, a parte do comprimento que é de fato percebido pelo sensor ótico; Escolhemos um ponto para ser a posição inicial no trilho; Colocamos o cronômetro a 10 cm de distância da posição inicial; Preparamos o cronômetro na posição gate e pressionamos o botão reset para zerar o cronômetro; Posicionamos o planador na posição inicial e o abandonamos. Anotamos o tempo marcado no cronômetro e repetimos mais 4 vezes; Aumentamos a distância em 10 cm e repetimos a experiência 5x em cada parte, até atingir 1 metro, contabilizando um total de 50 medidas de tempo; Medimos o pino posicionado a cima do planador com um paquímetro e anotamos sua medida. Resultados As medidas de tempo encontradas estão dispostas na tabela 1. O maior tempo medido foi encontrado na distância 10 cm, sendo ele 0,0599 segundos e o menor tempo encontrado foi 0,0180 na distância 100 cm. Isso demonstra que o planador estava sofrendo aceleração. Calculamos a média dos tempos encontrados e dispomos na tabela 2. Calculamos a velocidade, através da fórmula V = Ϩ/<t>, sendo V a velocidade, o comprimento do pino simbolizado por Ϩ = 0,9 cm e t = média dos tempos. Também calculamos a Velocidade ao quadrado (V²). A partir da Velocidade e da Velocidade ao quadrado, montamos dois gráficos (Figura 1 e Figura 2), onde o primeiro apresentou um comportamento de parábola e o segundo um comportamento linear. Tabela 1. Distâncias em centímetro e suas respectivas medidas de tempo encontradas, em segundos. Sendo T1 a primeira marcação de tempo, T2, a segunda, até T5, totalizando 5 marcações de tempo para cada distância, ou seja, 50 medidas de tempo no total Distância 10 cm 20 cm 30 cm 40 cm 50 cm 60 cm 70 cm 80 cm 90 cm 100 cm T1 (s) 0,0566 0,0419 0,0347 0,0299 0,0262 0,0239 0,0221 0,0207 0,0191 0,0180 T2 (s) 0,0592 0,0421 0,0342 0,0299 0,0264 0,0240 0,0221 0,0207 0,0192 0,0180 T3 (s) 0,0593 0,0419 0,0341 0,0300 0,0264 0,0238 0,0221 0,0207 0,0192 0,0180 T4 (s) 0,0593 0,0418 0,0343 0,0299 0,0263 0,0239 0,0221 0,0207 0,0192 0,0180 T5 (s) 0,0599 0,0416 0,0344 0,0300 0,0265 0,0239 0,0222 0,0207 0,0192 0,0180 Tabela 2. Médias de tempo encontradas em cada distância percorrida. Sendo V a velocidade, Ϩ o comprimento do pino e V² a velocidade ao quadrado. D (cm) <t> (s) V = Ϩ/<t>(cm/s) V² (cm²/s²) 10 cm 0,0589 15,28 223,5 20 cm 0,0418 21,53 463,5 30 cm 0,0343 26,24 688,5 40 cm 0,0299 30,11 906,6 50 cm 0,0263 34,22 1171 60 cm 0,0239 37,66 1418 70 cm 0,0221 40,72 1658 80 cm 0,0207 43,48 1890 90 cm 0,0191 47,12 2220 100 cm 0,0180 50,00 2500 Figura 1. Gráfico da Velocidade (V, em centímetros por segundo) x Distância (D, em centímetros) Figura 2. Gráfico da Velocidade ao quadrado (V, em centímetros ao quadrado por segundo ao quadrado) pela Distância (D, em centímetros) Para determinarmos a aceleração da gravidade, utilizamos a equação abaixo: Onde y corresponde às velocidades encontradas e x corresponde às distâncias encontradas. Dividimos as velocidades e distâncias em 2 e trabalhamos com um sistema de equações: 24,93 Para encontrarmos a aceleração, utilizamos as equações: Sendo e = 0: V² = 2 E v² = Ad + B: A = 2 Definindo a trajetória do planador como um triângulo retângulo, onde a hipotenusa é a distância percorrida pelo carrinho, h a altura (1,28 cm) e θ o ângulo com a superfície vertical, encontramos: As forças que atuam no planador são: Força Peso = e Força Normal. Logo, aplicando a 2ª Lei de Newton: Conclusões De acordo com os resultados obtidos, pudemos observar que conforme aumentávamos a distância percorrida, a velocidade aumentava. Encontramos que a aceleração da gravidade é 974,2 cm/s². Bibliografia http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/pi.php http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=pmd&cod=_pmd2005_0802 http://www.ufjf.br/cursinho/files/2014/05/FISICA-1.pdf
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