SEGUNDA LEI DE NEWTON

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPIRITO SANTO – UFES
BACHAREL EM QUÍMICA
CINTIA SCHETTINO
GIOVANNA COBE
Experimento A6
SEGUNDA LEI DE NEWTON
Disciplina: Física Experimental I
Professor: Wanderlã Luis Scopel
Vitória
Julho – 2017
CINTIA SCHETTINO
GIOVANNA COBE
SEGUNDA LEI DE NEWTON
Relatório do curso de Bacharel em Química
apresentado a Universidade Federal do Espírito Santo -
UFES, como parte das exigências da disciplina de Física Experimental I sob orientação do professor Wanderlã Luis Scopel.
Vitória
Julho – 2017
Introdução
A segunda lei de Newton é a lei fundamental da mecânica, na qual diz que “a força resultante que atua sobre um corpo é proporcional ao produto da massa pela aceleração por ele adquirida”. É descrita pela equação:
(1)
A equação 1 indica que a força resultante e a aceleração terão sempre a mesma direção e sentido, porém o sentido de ambas nem sempre será o mesmo da velocidade do corpo. Caso a força resultante atue aumentando a velocidade, o sentido dos vetores serão os mesmos; caso contrário, onde a força resultante atue diminuindo a velocidade, os vetores terão sentidos opostos. 
A partir da segunda lei nos deparamos com a força peso, que corresponde à atração exercida por um planeta sobre um corpo na superfície. É obtida através da equação: (2)
Podemos nos deparar também com a força de tração ( ), que é exercida ao longo de uma corda esticada quando um corpo está preso a ela, como na figura a seguir. 
Figura 1: Força de tração exercida no fio.
Em um sistema onde um corpo é puxado por um fio ideal, ou seja, que seja inextensível, flexível e tem massa desprezível, a força de tração é desprezível. 
Figura 2: Força de tração desprezível.
É possível relacionar a primeira lei de Newton com a segunda, uma vez que a primeira lei (inércia) descreve o comportamento de um corpo que não há força resultante sobre ele. Ao contrário da segunda, que, como já dito, mostra que o corpo terá uma aceleração quando aplicada uma força resultante sobre o mesmo. Contudo, caso este corpo esteja parado ou em movimento retilíneo uniforme, ou seja, aceleração é nula, não haverá força resultante atuando. Logo, repete-se o enunciado da primeira lei.
Objetivo
Verificar se a aceleração adquirida por um corpo sob a ação de uma força constante é inversamente proporcional à massa do corpo, averiguando a segunda lei de Newton.
Parte Experimental
Materiais
- Trilho de ar com a unidade geradora de fluxo;
- 02 carros de massas diferentes;
- 01 objeto de massa menor que as massas dos carros 
- 01 faiscador;
- 01 compressor
- 01 fita carbonada
- Régua.
Procedimentos
Primeiro montou-se o sistema e verificou se o trilho estava nivelado. Em seguida, a fita carbonada foi colocada no trilho e os arames do carrinho foram ajustados de forma que uma extremidade ficasse muito próxima do fio ligado ao faiscador, e que a outra extremidade ficasse próxima a fita, usada para marcar os pontos produzidos pelo faiscador. O faiscador foi ajustado para que o intervalo de tempo T entre duas descargas sucessivas fosse de 0,10 s.
Posteriormente, mediu-se as massas dos carrinhos de massa m1 e m2 e do objeto, e então o carrinho de massa m1foi colocado na posição inicial nos trilhos, disparado o faiscador e ligado o compressor de ar. O carrinho movimentou-se até chegar ao final do trilho. 
A fita carbonada foi trocada assim como o carrinho m2 foi colocado na posição inicial nos trilhos e o procedimento realizado novamente. 
Discussão
Foi montado o sistema como descrito nos procedimentos para cada carrinho de massas m1 = (0,28445 ± 0,00001)kg e m2 = (0,15375 ± 0,00001)kg e o objeto na ponta da fita de massa m = (0,00983 ± 0,00001)kg . Então o faiscador foi ligado juntamente com o compressor de ar e em seguida foi medida 11 posições dos carrinhos, como mostra a Tabela 1, onde há posições dos mesmos em cada intervalo de tempo.
Tabela 1 – Posição dos carrinhos.
	Carrinho 1 (m1)
	Carrinho 2 (m2)
	n
	Xn (m)
	Xn (m)
	01
	0,2620 (5)
	0,2730 (5)
	02
	0,2850 (5)
	0,2960 (5)
	03
	0,3100 (5)
	0,3210 (5)
	04
	0,3350 (5)
	0,3490 (5)
	05
	0,3650 (5)
	0,3770 (5)
	06
	0,3950 (5)
	0,4070 (5)
	07
	0,4290 (5)
	0,4390 (5)
	08
	0,4640 (5)
	0,4740 (5)
	09
	0,5020 (5)
	0,5120 (5)
	10
	0,5420 (5)
	0,5540 (5)
	11
	0,5870 (5)
	0,6000 (5)
Com essas posições pode-se calcular a velocidade média de cada posição usando a seguinte equação (3): 
 (3)
Os valores obtidos foram anotados na Tabela 2.
Tabela 2 – Velocidade dos carrinhos em função do tempo.
	
	Carrinho 1 (m1)
	Carrinho 2 (m2)
	n
	tn (s)
	vn (m/s)
	tn (s)
	vn (m/s)
	01
	0,10
	0,240 (5)
	0,10
	0,240 (5)
	02
	0,20
	0,250 (5)
	0,20
	0,265 (5)
	03
	0,30
	0,275 (5)
	0,30
	0,280 (5)
	04
	0,40
	0,300 (5)
	0,40
	0,290 (5)
	05
	0,50
	0,320 (5)
	0,50
	0,310 (5)
	06
	0,60
	0,345 (5)
	0,60
	0,335 (5)
	07
	0,70
	0,365 (5)
	0,70
	0,365 (5)
	08
	0,80
	0,390 (5)
	0,80
	0,400 (5)
	09
	0,90
	0,425 (5)
	0,80
	0,440 (5)
	10
	1,00
	0,460 (5)
	1,00
	0,470 (5)
Sendo m1>m2, conseguimos visualizar que a aceleração do carrinho 2 é maior que o carrinho 1. E esse é um dos pontos chaves do objetivo do experimento.
As Figuras 3 e 4 são os gráficos linearizados da velocidade calculada em função do tempo. Em ambas obtivemos a equação da reta e assim obteve-se o coeficiente angular e linear.
Figura 3: representação gráfica da velocidade vs tempo do carrinho de massa m1.
Coeficiente angular: (0,242 ± 0,005) m/s2
Coeficiente linear: (0,203 ± 0,006).
Figura 4: representação gráfica da velocidade vs tempo do carrinho de massa m2.
Coeficiente angular: (0,251 ± 0,006) m/s2.
Coeficiente linear: (0,201 ± 0,003).
Em cada gráfico, o coeficiente angular indica a aceleração experimental dos corpos, por isso a unidade m/s2. Já o coeficiente linear é o tempo igual a zero, instante inicial. Logo a relação experimental .
Na figura 3 foi observado que a linearização do gráfico foi bem mais certeira que a figura 4, isso pode ter sido devido a alguns erros experimentais.
O diagrama representado pela Figura 5 mostra algumas forças atuantes nos corpos.
Figura 5: diagrama dos corpos experimentais e suas forças.
Ao observar esse diagrama, pode-se fazer algumas deduções:
Sendo Pb=Fb , então
 (4)
Então com essa expressão (4) calculou-se a aceleração teórica dos corpos, sendo a1 aceleração do carrinho de massa m1 e a2 aceleração do carrinho de massa m2.
Então a relação teórica .
Podemos então perceber que as relações das acelerações teórica e experimental são bem distintas.
Para calcular a massa do objeto m = mb, pode-se utilizar a equação (4) que foi demonstrada acima, usando com , ma=(0,28445 ± 0,00001)kg. Então:
O resultado não foi como esperado, pois a massa real do objeto é m = (0,00983 ± 0,00001)kg.
Conclusão 
Com esse experimento foi observado que a segunda lei de Newton foi totalmente aplicada nas situações problema, e que a relação de massa e aceleração é inversamente proporcional, uma vez que diminuiu-se a massa do objeto a aceleração aumentou, tanto o valor teórico quanto o experimental. Mas devido alguns erros experimentais os dados não saíram devidamente como esperado.
 Referências Bibliográficas
Segunda Lei de Newton. Wikipédia. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Segunda_lei_de_Newton>. Acesso em 06 de julho de 2017;
JÚNIOR, Joab Silas da Silva. Segunda Lei de Newton. Mundo Educação. Disponível em: http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/segunda-lei-newton.htm. Acesso em 06 de julho de 2017;
As leis de Newton. E-física, USP. Disponível em: http://efisica.if.usp.br/mecanica/universitario/dinamica/leis_Newton/.Acesso em 06 de julho de 2017;
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física: Mecânica. Vol. 1. 6ª Ed