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FÍSICA EXPERIMENTAL I		RELATÓRIO B					1°/2019
	
Estudo da aceleração em função da massa – Movimento Unidimensional
Amanda Soares da Costa, Natállia Felix Aires, Tiago Sindra Sad.
Resumo
Neste experimento estudaremos o movimento de um corpo em condições que se aproximam de um sistema sem atrito, calculando a aceleração adquirida por um sistema sob a ação de uma força externa constante. Nosso objetivo é analisar a aceleração em função do carrinho. E, a partir da análise dos dados, constatamos que o movimento do carrinho, no trilho de ar, é influenciado por sua massa. 
1. Introdução
Primeiramente vamos definir um conceito importante em nosso experimento o movimento uniformemente acelerado: um objeto está em movimento uniformemente acelerado se, e somente se, sua aceleração a é constante ou no gráfico velocidade versus tempo é uma linha reta e a aceleração é a declividade da linha.
 Este experimento tem como objetivo provar que a massa incorporada ao carrinho influencia na sua aceleração. Foi colocado um carrinho em um trilho com saídas de ar em toda a sua extensão para poder reduzir ao máximo o atrito. Além disso, foram posicionados dois fotossensores e variamos as distâncias entre eles. Com um peso que não varia preso ao carrinho agindo como uma força constante poderíamos provar que, se adicionarmos diferentes massas ao carrinho, a massa influência sim em sua aceleração. De acordo com a 2ª Lei de Newton:
F = ma
Se a força for constante uma maior massa corresponde a uma menor aceleração e vice-versa. Com o experimento pretendemos provar a veracidade da 2ª Lei de Newton. 
2. Descrição experimental
Antes de iniciar a tomada de dados, o trilho do ar foi nivelado. Em seguida, o primeiro fotossensor foi posicionado na extremidade oposta a roldana. O segundo fotossensor foi posicionado a diferentes distâncias relativa ao 1° fotossensor, que foram: 20,0 cm; 30,0 cm; 40,0 cm; 50,0 cm; 60,0 cm.
Tendo conhecimento da largura do anteparo (10,00 ± 0,05 cm) e o intervalo de passagem do carrinho por cada fotossensor, foi possível determinar as velocidades médias do mesmo ao passar pelos dois fotossensores.
Fig.1. Imagem do arranjo experimental para o estudo do movimento unidimensional utilizando um trilho do ar nivelado, um carrinho e dois fotossensores.
Fig.2. Imagem dos objetos utilizados na tomada de dados. Na ordem: balança eletrônica, cronômetro, carrinho com anteparo e massas.
3. Análise dos dados brutos
Para obtermos os resultados desejados e, assim, atingirmos o nosso objetivo estabelecido no resumo e na introdução, precisamos determinar a aceleração local para cada uma das três massas colocadas no carrinho. Para isso, utilizamos os dados brutos coletados no laboratório. Uma cópia dos dados brutos segue em anexo no final deste relatório. 
O intervalo de tempo que o carrinho percorre a distância entre os fotossensores é determinado pela eletrônica. Dessa forma, obtivemos o tempo 1, o tempo 2 e o tempo total. Para calcular as incertezas dos tempos 1, 2 e total calculamos o desvio padrão definido pela seguinte equação 
									 (1)
onde N é o número de tomada de dados por distância. E em seguida utilizamos o desvio padrão para calcular o desvio padrão da média que é definida pela equação:
							 (2)
A equação (2) caracteriza a incerteza dos tempos 1, 2 e total. 
O próximo passo é calcular as velocidades em função do tempo 2 e as incertezas das mesmas através da propagação de incertezas. A velocidade é definida por:
										 (3)
onde L é a largura do anteparo do carrinho e é o tempo final que o carrinho leva para passar no segundo fotossensor. E sua incerteza por:
		 			 (4)
Para enfim determinarmos a variável aceleração local vamos analisar algumas equações. Sabemos que a velocidade é definida pela equação (3), com ela, temos também que
 			 				 (5)
Com a equação (5) conseguimos determinar a relação com os coeficientes A e B que nos auxiliam na construção dos gráficos da velocidade em função do tempo e da aceleração em função da massa. A e B são determinados pelas equações a seguir:
							 (6a)
			 		 (6b)
		 		 (6c)
		 			 (6d)
Em nosso experimento, por causa do trilho de ar, a aceleração pode ser exercida por uma componente da tração devido à força peso das massas posicionadas em um suporte. Generalizando, pela 2ª lei de Newton, onde M é a massa do carrinho. Pelo diagrama de movimento do sistema com o qual estamos trabalhando, chegamos a seguinte conclusão:
									 (7)
onde m é a massa do peso adicionado ao carrinho. Isto é, os resultados deste experimento comprovaram que a aceleração depende sim da massa do carrinho como definido na equação (7). 
Após essa extensa análise dos dados brutos temos os resultados do experimento. Os resultados das velocidades e suas respectivas incertezas estão expostos no Anexo I deste relatório na tabela dos dados experimentais e os gráficos de velocidade x tempo no Anexo II.
4. Conclusões
Utilizando o trilho de ar como um instrumento para minimizarmos as forças de atrito do carrinho com o trilho, conseguimos um resultado experimental para a aceleração do sistema. Com o experimento foi possível demonstrar e comprovar a relação da massa com a aceleração, que são grandezas inversamente proporcionais, ou seja, a medida que a massa do carrinho aumentou, a aceleração diminuiu. Isso corrobora com a 2° Lei de Newton em relação à equação horária do espaço num movimento retilíneo uniformemente variado. Além disso, inferimos que erros aleatórios estão presentes em nosso experimento. 
Referências bibliográficas 
[1] Apostila Física Experimental I;
[2] Randall Knight, Física, Vol. 1, 2a Edição.
ANEXO I: Tabelas de dados brutos
Tabela1: tabela de variação de massa para distância de 20 cm entre os fotossensores, com média, desvio padrão e velocidade.
Tabela 2: Tabela de variação de massa para distância de 30 cm entre os fotossensores, com média, desvio padrão e velocidade.
Tabela 3: Tabela para variação de massa para distância de 40 cm entre os fotossensores, com média, desvio padrão e velocidade
Tabela 4: Tabela para variação de massa para distância de 50 cm entre os fotossensores, com média, desvio padrão e velocidade.
Tabela 5: tabela com variação de massa para distância de 60 cm entre os fotossensores, com média. Desvio padrão e velocidade.
ANEXO II: Gráficos
Gráfico 1: Velocidade x tempo com a massa de 196,4g (somente a massa do carrinho).
Gráfico 2: Velocidade x tempo da massa de 206,4g (massa carrinho + 10g).
Gráfico 3: Velocidade x tempo da massa de 216,4g (massa carrinho + 20g).
Gráfico 4: Velocidade x tempo da massa de 226,4g (massa carrinho + 30g).