Relatório - Leis de Newton
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Relatório - Leis de Newton


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Universidade Federal de Itajubá 
Instituto de Ciências Exatas \u2013 Departamento de Física e Química 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Leis de Newton 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lucas Raposo Carvalho \u2013 23872 
Raíssa Maniezzo de Oliveira \u2013 25489 
Úrsula Ingridi Rodrigues Fagundes\u2013 24953 
 
 
 
ITAJUBÁ 
2012 
SUMÁRIO 
 
1 OBJETIVOS ............................................................................................................ 3 
2 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 3 
3 MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................... 4 
3.1 Materiais ........................................................................................................... 4 
3.2 Métodos ............................................................................................................. 4 
3.2.1 Aceleração e Força: Massa do sistema constante .................................. 4 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES .......................................................................... 7 
4.1 Resultados ......................................................................................................... 7 
4.2 Discussões ......................................................................................................... 9 
5 CONCLUSÃO ....................................................................................................... 11 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 OBJETIVOS 
 Os objetivos desse relatório foram validar a Segunda Lei de Newton, através de 
um experimento envolvendo um carrinho em um trilho de ar com aceleração constante. 
Além disso, usando o mesmo experimento, objetivou-se verificar a Terceira Lei de 
Newton, analisando as trações envolvidas no experimento. 
2 INTRODUÇÃO 
 
As chamadas Leis de Newton formam um conjunto que permite explicar a 
grande maioria dos fenômenos que vemos no dia-a-dia. 
A chamada Primeira Lei de Newton diz que na ausência de forças externas, um 
corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo previamente em 
movimento tende a permanecer em movimento com sua velocidade escalar constante 
(ou seja, com velocidade escalar constante em uma linha reta) [1]. Dizemos que a 
Primeira Lei estabelece o princípio da Inércia dos corpos. 
A Segunda Lei de Newton é tida como um complemento da primeira, já que 
aquela diz o que acontece com um corpo quando a força resultante que age sobre ele 
não é nula. A Segunda Lei estabelece que a aceleração do corpo é diretamente 
proporcional à força resultante que age sobre ele e inversamente proporcional à sua 
massa.[1] 
A Terceira Lei de Newton estabelece o importante princípio da Ação e Reação, 
estabelecendo que se dois corpos interagem, a força que o corpo 1 faz no corpo 2 é igual 
em módulo e em sentido, mas oposta em direção à força que o corpo 2 faz em 1 [1], e 
pode ser escrita pela seguinte fórmula: 
2112 FF \uf02d\uf03d
 
Pelo princípio da Terceira Lei, pode-se afirmar também que qualquer força é 
expressa na forma de pares, ou seja, nenhuma força existe isolada [1]. 
 
 
 
 
 
3 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
Este capítulo descreve os materiais utilizados na atividade experimental, bem 
como os métodos empíricos utilizados. A atividade experimental foi realizada no 
Laboratório Didático de Física do Instituto de Ciências Exatas da Universidade Federal 
de Itajubá. 
 
3.1 Materiais 
 
 Para a realização da atividade experimental foram utilizados os seguintes 
materiais: 
\uf0b7 Trilho de ar; 
\uf0b7 Porta fotoelétrica e barreira giratória; 
\uf0b7 Carrinho; 
\uf0b7 Pesos com massas variadas e um porta peso; 
\uf0b7 Balança; 
\uf0b7 Paquímetro; 
\uf0b7 Interface computacional para aquisição de dados COBRA3. 
 
3.2 Métodos 
 
3.2.1 Aceleração e Força: Massa do sistema constante 
Para a realização desta parte do experimento, foi orientado ao grupo a deixar a 
massa do conjunto (carrinho + linha (cuja massa foi desconsiderada) + pesos + porta-
peso) constante durante as seis séries de medidas. 
As variadas massas colocadas no carrinho e no porta-peso foram organizadas na 
TABELA 2 (Massas colocadas). A linha foi ajustada de modo que o porta-peso não 
tocasse o chão quando o carrinho se movimentasse, a fim de não prejudicar os cálculos. 
O sistema COBRA foi ajustado de modo a registrar a(t) a cada 25 ms. 
Com todo o equipamento ajustado, o experimento foi feito. Ligou-se o fluxo de 
ar de modo a fazer o carrinho entrar em movimento, tomando o cuidado de não exercer 
qualquer força de impulso sobre ele. Quando o gráfico foi plotado no sistema COBRA, 
foi orientado ao grupo para excluir a região deste que não fosse característica à um 
movimento acelerado (por exemplo, a parte do gráfico que expressasse a desaceleração 
do carrinho). 
Com os dados obtidos, e com a ajuda do software COBRA, obtiveram-se os 
coeficientes \u3b1 e \u3b2 para cada gráfico, coeficientes que foram organizados na TABELA 3 
(Coeficientes Obtidos). 
Ao salvar os dados fornecidos pelo software em um PenDrive, obtiveram-se uma 
série de dados de tempo, espaço, velocidade e aceleração para cada bateria de medidas, 
usando-se uma distribuição diferente de massas. Com esses dados em mãos, foi 
orientado que se fizesse uma média dos valores de aceleração (\u101), usando a seguinte 
fórmula ([3][4][5]) e fazendo determinados ajustes aos dados que serão comentados na 
sessão de Resultados e Discussões: 
n
a
a
n
i
i\uf0e5
\uf03d\uf03d 1
 
Onde n é o número de valores de aceleração obtidos. 
Com os dados médios obtidos, foi realizado o cálculo do desvio padrão (\u3ed) de 
cada um deles, usando a seguinte fórmula ([3][4][5]): 
1
)(
1
2
\uf02d
\uf02d
\uf03d
\uf0e5
\uf03d
n
aa
n
i
i
\uf073
 
Onde n é, novamente, o número de valores de aceleração obtidos. 
Calculado o desvio padrão, foi obtido o Limite de Erro Estatístico, usando a 
seguinte fórmula ([3][4][5]): 
N
LEE
\uf073
\uf03d
 
Onde N1/2 é igual à raiz inteira do número de valores de aceleração obtidos. 
Obtidos os Valores Médios (\u101), o Limite de Erro Estatístico (LEE), faltou o 
Limite de Erro Sistemático (LES), que foi calculado usando a metade do valor do Lr 
(menor divisão do instrumento usado - paquímetro), sendo igual a 0,05 ([3][4][5]). 
Por fim, os valores de aceleração obtidos estatisticamente foram expressos da 
seguinte forma: 
22 )()( LESLEEaaa \uf02b\uf0b1\uf03d\uf044\uf0b1
 
Após obter os valores de aceleração, foram calculados valores de força externa, 
usando os dados de massa porta-peso e os de aceleração, usando a seguinte fórmula, de 
acordo com a Segunda Lei de Newton [1]: 
amT
amF
cP
cR
\uf0d7\uf03d
\uf0d7\uf03d
 
Onde mc é a massa colocada no carrinho somada à massa dele em cada caso, 
obtendo assim a força resultante que proporciona sua aceleração. Esta Força Resultante 
é igual ao peso do conjunto porta-peso + massas colocadas nele, sendo a única força que 
acelera o carrinho no sistema. Com esses dados em mãos, foram tiradas algumas 
conclusões que serão explicitadas na sessão de Resultados e Discussões e na sessão da 
Conclusão. 
Para calcular a incerteza da Força Resultante, como ela depende de uma 
multiplicação de grandezas, foi usada a seguinte fórmula ([4][5]): 
22
\uf0f7
\uf0f7
\uf0f8
\uf0f6
\uf0e7
\uf0e7
\uf0e8
\uf0e6
\uf02b\uf0f7
\uf0f8
\uf0f6
\uf0e7
\uf0e8
\uf0e6
\uf03d
yx
w
yx
w
\uf073\uf073
\uf073
 
Para verificar a Terceira Lei de Newton, foi usada como modelo a seguinte 
tabela: 
a (m/s²) 
M (carrinho + 
massas) (g) 
T (carrinho) 
(N) 
M (porta-peso + 
massas) (g) 
T (porta-peso