Experimento III

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Experimento III – Segunda Lei de Newton
Gabriel Tavares da Silva - 18/0101137
Iago Castro Bernardo Chagas Ramos - 18/0102044
Ítalo Fernandes Sales de Serra - 18/0102613
Brasília-DF
16/05/2019
Introdução
A Segunda Lei de Newton, que também é conhecida como princípio de dinâmica relaciona as forças resultantes aplicadas em um corpo com a aceleração exercida por eles. A direção e sentido da aceleração são os mesmos da força resultante.
Segundo Isaac Newton, a força resultante que atua sobre um corpo é proporcional ao produto entre a massa desse corpo e sua aceleração. Neste experimento analisaremos essa lei examinando o movimento de um carrinho e uma força constante puxando ele. Essa força constante será aplicada com o peso de massas que serão usadas para puxar o carrinho.
Objetivo
Investigar as proporções entre as grandezas relacionadas pela segunda lei de Newton e suas consequências.
Estudar relação entre o trabalho de uma força e a variação da energia cinética.
Interpretação e análise de gráficos.
Materiais utilizados
• 01 trilho 120 cm;
 • 01 cronômetro digital multifunções com fonte DC 12 V;
 • 02 sensores fotoelétricos com suporte fixador (S1 e S2); 
• 01 eletroímã com bornes e haste; 
• 01 fixador de eletroímã com manípulo; 
• 01 chave liga-desliga;
 • 01 Y de final de curso com roldana raiada; 
• 01 suporte para massas aferidas 19 g; 
• 01 massa aferida 10 g com furo central de ∅2,5 mm; 
 • 02 massas aferidas 20 g com furo central de ∅2,5 mm; 
• 01 cabo de ligação conjugado;
 • 01 unidade de fluxo de ar; • 01 cabo de força tripolar 1,5 m;
 • 01 mangueira aspirador 1,5; 
• 01 pino para carrinho para fixá-lo no eletroímã; 
• 01 carrinho para trilho cor preto; 
• 01 carrinho para trilho cor azul;
 • 01 pino para carrinho para interrupção de sensor; 
• 03 porcas borboletas;
 • 07 arruelas lisas;
 • 04 manípulos de latão 13 mm;
 • 01 pino para carrinho com gancho;
Procedimentos
Utilizamos um trilho de ar para diminuir a força de atrito entre o trilho e o carrinho, um sensor fotoelétrico para marcar o tempo, um cronômetro para medir o tempo e calcular a aceleração e massas aferidas. O carrinho tinha massa aferida de 0,288 kg, e os erros do cronômetro e da balança são 0,001s e 0,001g respectivamente.
O experimento foi dividido em duas partes, sendo uma com massa constante e outra com massa variável.
MASSA CONSTANTE
Na parte da massa constante do experimento, foram acrescentados 0,060kg (duas massas de 20g e duas de 10g) ao carrinho, totalizando uma massa M = 0,288kg. No suporte com massa suspensa foi adicionado um peso de 20 gramas totalizando 25 gramas com as 5 gramas do suporte. O sensor fotoelétrico foi colocado a uma distancia X = 0,300 metros do pino central do carrinho. A cada 3 medições, foi transferido do carrinho para o suporte uma massa de 10 gramas, o que manteve constante a massa total do sistema (0,313 kg). As massas foram transferidas uma a uma até que a tabela fosse concluída.
Calculamos a massa total, a aceleração, o tempo médio, a força resultante e os erros absolutos e propagados com as fórmulas apresentadas na introdução. Os resultados obtidos podem ser observados nas tabelas a seguir:
	N°
	 ∆X
(m)
	 M (Kg)
	 Fr (N)
	 T1
	 T2
	 T3
	 T4
	 T5
	Tm
	A
(m/s²)
	F/a
(Kg)
	1
	0,300
	0,288
	0,2548
	0,883
	0,879
	0,883
	0,883
	0,884
	0,882
	0,771
	0,330
	2
	0,300 
	0,268
	0,4508
	0,660
	0,666
	0,666
	0,661
	0,662
	0,663
	1,365
	0,330
	3
	0,300
	0,228
	0,8428
	0,482
	0,481
	0,481
	0,479
	0,482
	0,481
	2,593
	0,325
	N°
	Erro aleatório
	Erro instrumental
	Erro absoluto
	1
	0,000894427
	0,0005
	0,001394427
	2
	0,001264911
	0,0005
	0,001764911
	3
	0,000547722
	0,0005
	0,001047722
MASSA VARIÁVEL
Na parte do experimento em que a massa é variável, não foi colocada massa no carrinho inicialmente. Já no suporte de massa, foram colocadas duas massas de 20 gramas, adicionais com as 5 gramas do suporte, totaliza uma massa M = 0,045kg. O posicionamento do sensor fotoelétrico foi o mesmo que utilizamos na parte em que a massa era constante. Após a primeira medição, foi acrescentada uma massa de 10 gramas no carrinho a cada nova medição, até que a tabela fosse completada, fazendo com que a massa do sistema variasse.
Calculamos o tempo médio, a aceleração, a massa total, a força resultante e seus erros absolutos e propagados utilizando as fórmulas apresentadas na introdução. Os resultados obtidos estão na tabela a seguir:
	N°
	 ∆X
(m)
	 M (Kg)
	 Fr (N)
	 T1
	 T2
	 T3
	 T4
	 T5
	Tm
	A
(m/s²)
	F/a
(Kg)
	1
	0,300
	0,288
	2,8224
	0,892
	0,891
	0,889
	0,888
	0,890
	0,890
	0,757
	3,728
	2
	0,300 
	0,268
	2,6264
	0,861
	0,858
	0,858
	0,862
	0,862
	0,860
	0,811
	3,238
	3
	0,300
	0,228
	2,2344
	0,808
	0,798
	0,804
	0,807
	0,805
	0,804
	0,928
	2,408
	N°
	Erro aleatório
	Erro instrumental
	Erro absoluto
	1
	0,000707106
	0,0005
	0,001207106
	2
	0,000921954
	0,0005
	0,001421954
	3
	0,001760681
	0,0005
	0,002260681
Conclusão
Quando se analisa o fenômeno no trilho de ar através da Segunda Lei de Newton, não consideramos coisas como força de atrito, resistência do ar, entre outras.
O que podemos analisar é que a aceleração do carrinho foi provocada pela ação da tração no fio derivada do peso do corpo suspenso na extremidade do fio. Sabendo então que só existe aceleração quando há uma força atuando no sistema. Se o peso suspenso cair no chão, a força normal anula seu peso que também anula a tração no fio e a força resultante do sistema se torna nula também fazendo com que o carrinho fique em movimento retilíneo uniforme, com velocidade constante e aceleração igual a zero.