Experimento IV - Aplicação das Leis de Newton

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO 
 BACHARELADO INTERDISCIPLINAR EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA 
FÍSICA EXPERIMENTAL I / NOTURNO TURMA: 02
EXPERIMENTO IV:
Roteiro 4: Aplicação das Leis de Newton. 
Flavio Enzo Da Fonseca Coelho Leite-2017068409.
São Luís – MA
17/10/2019
Flavio Enzo Da Fonseca Coelho Leite-2017068409.
EXPERIMENTO IV:
ROTEIRO 4: Aplicações das Leis de Newton.
 Relatório técnico apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina Física Experimental II, no Curso de Bacharelado Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia, na Universidade Federal do Maranhão. Prof. Dr. Igo Torres Lima.
São Luís – MA
17/10/2019
SUMÁRIO:
1.0 INTRODUÇÃO...........................................................................3
1.1 Objetivos..................................................................................3
2.0 Fundamentação teórica...........................................................4
2.1 Equipamentos e Componentes...............................................4 
3.0 Procedimento Experimental....................................................5
4.0 Resultados e Discussão.........................................................6,7
5.0 Questões Gerais....................................................................8,9
6.0 Conclusão................................................................................9
7.0 Referências Bibliográficas......................................................10
1.0 INTRODUÇÃO:
Issac Newton, foi um físico que a partir dos estudos e teorias formulados por Galileu introduziu a física da mecânica newtoniana para as leis do movimento entre os corpos, estas leis explicam os movimentos baseando-se nos conceitos de massa e de força, relacionando aos mesmos às grandezas cinemáticas; posição, velocidade e aceleração. 
A primeira lei do movimento de Newton, diz que: “Todo Corpo persiste em seu estado de movimento Retilíneo Uniforme, a menos que seja compelido a modificar esse estado pela ação de forças impressas sobre ele, então pela lei da inércia sabe-se que a aplicação de uma força altera o estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme deste corpo. Isto quer dizer que um corpo sujeito a ação de forças apresenta aceleração não nula, mas esta lei não fornece a relação entre força e aceleração. 
A segunda Lei de Newton se dá pelo princípio fundamental da dinâmica, através dela Issac Newton, propôs que é possível determinar o movimento de um corpo, quando conhecemos as forças que atuam sobre ele e assim foi possível analisar de maneira mais detalhada a relação entre força e aceleração.
Na terceira lei de Newton, temos a relação entre duas partículas, interagindo em contato mútuo, as forças de ação e reação, que uma exerce sobre a outra, são iguais e de sentidos contrários.
Neste experimento vamos analisar as interações entre a balança e o peso utilizado para observar e estudar como cada lei tem uma relação mais direta e prática com os corpos e partículas que serão utilizados para cada situação de repouso e movimento. 
1.1 Objetivos:
No experimento, vamos aplicar as Leis de Newton ,para cada situação diferente teremos uma relação entre força e aceleração que é encontrada na interação entre os dois corpos que se encontram e podem estar em equilíbrio ou repouso ou se movimentam entre si e se deslocam pela diferença de peso entre eles, portanto o experimento tem por objetivo levar o graduando a analisar profundamente e questionar o estado de repouso e movimento entre os corpos em questão e assim através de uma análise experimental chegar a conclusão sobre o comportamento de cada Lei de Newton. 
2.0 Fundamentação Teórica:
De acordo com Halliday, Issac Newton foi o precursor das Leis de movimento que descobriu a relação existente entre uma força e uma aceleração produzida por corpos em movimento ou em repouso. o estudo desta relação, da forma como foi apresentada por Newton, é denominada mecânica Newtoniana. Desta forma ele obteve as três leis da mecânica que são: Lei da Inércia, Lei da Força e Lei da Ação e Reação.
A 1° Lei de Newton com base em seus estudos Aristóteles acerca da natureza do movimento dos corpos, conclui que um corpo só se movimenta se uma força estiver sendo aplicada sobre ele. Então podemos dizer que, quando uma partícula está em repouso, as forças que atuam sobre ela necessariamente estão em equilíbrio. Em outras palavras, repouso implica necessariamente equilíbrio das forças que atuam sobre uma partícula (Moyses,2011). Segundo Galileu um objeto por si só, sem a influência de outros corpos, permanece em movimento retilíneo uniforme com velocidade constante, ou continua em repouso, conforme esteja inicialmente em movimento, ou em repouso. Issac Newton redefiniu esta lei descoberta por Galileu e propôs que “Todo Corpo persiste em seu estado de movimento Retilíneo Uniforme, a menos que seja compelido a modificar esse estado pela ação de forças impressas sobre ele”. 
A 2° Lei de Newton é conhecida como o Princípio Fundamental da Dinâmica e mostra que a força resultante que atua sobre um corpo é resultado da multiplicação da massa do corpo por sua aceleração. Esta lei fornece uma forma específica de determinar como a velocidade do objeto muda na presença de forças (interações).
Entre todas as leis a 3° Lei de Newton foi aquela que analisou o movimento causado por uma força que gera aceleração e consequentemente o movimento dos objetos em cada experimento, Esta Lei diz que: Para toda força(ação) sobre um objeto, em resposta à interação com outro objeto, existirá uma reação(força) de mesmo valor e direção, mas com módulos e sentidos opostos(Halidday,2007).
2.1 Equipamentos e Componentes:
• Plano Inclinado com Ajuste Angular:
•Cronometro/Sensor de Tempo:
•Prato de Apoio(25,2g):
	
•Pesos de massa Conhecida:
•Barbante:
3.0 Procedimento Experimental:
A aplicação das Leis de Newton se dá pelas reações de movimento ou repouso entre os corpos, este experimento terá como objetivo analisar e entender na prática como funciona as Leis de Newton, inicialmente vamos ajustar o Plano Inclinado com Ajuste Irregular para 10° e encontrar o estado de equilíbrio entre o peso da balança e o peso que está sobre o plano ou seja fazer vários testes até conseguir o estado de repouso entre os corpos, analisar os valores e inserir na tabela, depois faremos para o estado o peso da balança que será superior ao peso no plano inclinado, observar e estudar o fenômeno que acontece anotar os valores e fazer o mesmo procedimento para o ângulo de 15°.
4.0 Resultados e discussões:
Tabela I Grandezas e Valores em 10°(Equilíbrio):
	Grandeza:
	Valor:
	Massa do corpo A
	289,2 g
	Peso do corpo B
	55,2 x 9,8 = 540.96 g
	Peso do corpo A
	 289,2 g x 9.8 = 2,834.16 g
	Componente Px do Corpo A
	Px = PA x senƟ = 492,14 N
	Componente Py do Corpo A
	Py = PA x cosƟ = 2,791 N 
	Aceleração dos Corpos
	0
	Força de Tração no Fio
	T – F= (m)x a = 2,834.16 N
	Força de Atrito
	 2,342 N
	Coeficiente de Atrito Estático
	Fat = Ue. N = 0,826
Tabela II Grandezas e Valores em 10°(Movimento):
	Grandeza:
	Valor:
	Massa do corpo A
	289,2 g
	Peso do corpo B
	 25,2 g+40 g = 65,2 g x 9,8=638,96 g
	Peso do corpo A
	289,2 x 9.8 = 2,834.16 g
	Componente Px do Corpo A
	Px = PA x senƟ = 492,14 N
	Componente Py do Corpo A
	Py = PA x cosƟ = 2,791 N
	Aceleração dos Corpos (Cinemática)
	V= dx/dt= a =dv/dt = 0,020 m/s²
	Aceleração dos corpos (Leis de Newton)
	0,414 m/s²
	Força de Tração no Fio
	T – F= (m)x a =611.88 N
	Força de Atrito
	26.9816
	Coeficiente de Atrito Estático
	Fat = Ue. N = 0,042
Tabela III: Grandezas e Valores em 15°(Equilíbrio):
	Grandeza:
	Valor:
	Massa do corpo A
	289,2
	Peso do corpo B
	60g+25,2 g = 85,2 g x 9.8 = 834.96g
	Peso do corpo A
	289,2 x 9.8 = 2,834.16 g
	Componente Px do Corpo A
	Px = 2,834.16 x senƟ = 733.53
	Componente Py do Corpo A
	Py = 2,834 x cosƟ =2,737
	Aceleração dos Corpos
	0
	Força de Tração no Fio
	T – F= (m)x a =2,834.16 g
	Força de Atrito
	2,100.63
	Coeficiente de Atrito Estático
	Fat = Ue. N = 0,741
Tabela IV: Grandezas e Valores 15°(Movimento):
	Grandeza:
	Valor:
	Massa do corpo A
	289,2
	Peso do corpo B
	 25,2 g + 70 g = 95,2 x 9,8 = 932.96 g
	Peso do corpo A
	289,2 x 9.8 = 2,834.16 g
	Componente Px do Corpo A
	Px = 2,834.16 x senƟ = 733.53
	Componente Py do Corpo A
	Py = 2,834 x cosƟ = 2,737
	Aceleração dos Corpos(cinemática):
	V= dx/dt= a =dv/dt = 0,0608 m/s²
	Aceleração dos corpos (Leis de Newton)
	0,518 m/s²
	Força de Tração no Fio
	T – F= (m)x a = 883.56 N
	Força de Atrito
	349.14 N
	Coeficiente de Atrito Estático
	Fat = Ue. N = 0,37 
5.0 Questões sobre o Experimento:
5.1
Um Plano Inclinado é uma superfície inclinada em relação á horizontal, sobre as quais os objetos podem deslizar pela ação da força da gravidade, é possível ver que de acordo com os cálculos do experimento que o ângulo influencia no coeficiente de atrito estático e é possível comparar através das tabelas I e II, na tabela I temos o coeficiente atrito estático quando os corpos estão em repouso e por isso temos um valor maior do que o visto na tabela II, pois os corpos saem do repouso e se movimentam, pois neste caso consideramos a aceleração o que também influenciou no resultado, veremos que o corpo começará a deslizar a partir de um certo ângulo e isso vai diminuir seu coeficiente de atrito estático, pois ele começará a deslizar e assim ele entrará em atrito dinâmico e assim teremos uma relação entre atrito estático e dinâmico com o aumento do ângulo de inclinação.
5.2
Sim, pois o aumento do ângulo de inclinação fez com que os valores para o atrito estático fossem menores, e isso porque o atrito estático diminui quanto mais aumenta-se o ângulo do plano, pois o objeto no plano deslizara com mais facilidade com 15° do que com 10° o que explica um menor coeficiente de atrito estático. 
5.3
Sim, porque na Cinemática levamos em consideração o espaço, o tempo e a velocidade para encontrar o valor da aceleração, ou seja, levamos em conta o movimento, mas não as causas ou forças que o provocam e por isso temos essa divergência com as Leis de Newton. E na Dinâmica das de leis de newton, levamos em consideração as forças, o Peso, a gravidade e a tração entre os corpos que são relações que complementam o estudo da Cinemática.
5.4
Força de Atrito Dinâmico, pois se o corpo de massa A, está girando sobre o plano ele esta empurrando o plano para o lado no qual gira e este plano por sua vez faz com que surja uma força de atrito contrária, ou seja o plano inclinado passa a exercer uma força sobre o Peso A o que explica seu movimento.
5.5
Primeiramente, utilizamos vários testes com os pesos para obter o estado de equilíbrio entre os pesos A e B, no primeiro momento consideramos a aceleração igual a 0, pois consideramos essa relação entre massa e peso na tração do fio, podemos dizer também que o ângulo de inclinação influenciou diretamente nos resultados, pois como foi dito anteriormente este altera o coeficiente de atrito estático bem como a força de atrito e todos os outros valores, porque teremos uma situação diferente que implica na relação entre as forças na leis de Newton.
5.6
Quando a força é a mesma para os dois a força que você aplica horizontalmente é dividida em duas componentes: A vertical e horizontal. Isso porque a direção de atuação da força quando empurramos ela para cima é diferente da direção do movimento sendo assim no plano inclinado, a força horizontal é “diminuída” por um fator que depende do cosseno do ângulo formado entre o plano horizontal e o plano da aplicação da força. Quando temos a mesma aceleração a força que temos que aplicar precisará ser maior que a força aplicada no plano horizontal, porque como foi visto a força aplicada no bloco é diminuída pelo cos Ɵ, sendo o Ɵ o ângulo entre o plano inclinado e o horizontal. Assim para que o bloco suba devemos compensar essa força para se obter a mesma aceleração.
5.7
Fat = Eu. N, para os cálculos do experimentos foi necessário utilização desta fórmula.
6.0 Conclusão:
As Leis de Newton tiveram uma grande contribuição para a Física moderna, pois ainda não existia uma relação entre forças e massas que pudessem através dos estudos da Cinemática explicar as causas ou forças aplicadas pelo movimento e para entender o movimento e a natureza da física foi necessário associar todos esses conceitos para poder explicar as Leis da natureza que estão presentes ao nosso redor e estão em contato direto com a nossa vida. A mecânica moderna se relaciona com cada uma das Leis de Newton e neste experimento podemos ver experimentalmente essa completa relação, através da diferença de peso na balança, no ângulo de inclinação , no atrito gerado entre o bloco que desliza sobre o plano inclinado, tudo isso explica como as Leis de Newton são fundamentais para o conhecimento do espaço físico do homem que relaciona todas essas grandezas da Cinemática e da Dinâmica de Newton.
7.0 Referências Bibliográficas:
https://www.docsity.com/pt/fisica-1-cap-4/4806207/
http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/cadernospde/pdebusca/producoes_pde/2013/2013_uel_fis_pdp_leila_neves_angieuski.pdf
http://www1.fisica.org.br/mnpef/sites/default/files/produto_eliane.pdf