Aula -LEIS_DE_NEWTON

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MECÂNICA DA PARTÍCULA - LABORATÓRIO
Engenharia Básico
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CAPÍTULO 7 – LEI DE NEWTON
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LEI DE NEWTON
OBJETIVO
Verificar, através de dados experimentais, a 2° Lei de Newton que diz: 𝑭 = 𝒎. 𝒂
• Bloco A de massa m1, apoiado em uma superfície plana e horizontal, ligado a um fio que
sustenta na outra extremidade um segundo bloco, chamado Bloco B, de massa m2.
• O fio é leve e inextensível
• A inércia da roldana e o atrito da mesma com o fio são considerados desprezíveis
• Não há atrito no contato de A com a superfície horizontal
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LEI DE NEWTON
A partir das hipóteses comentadas no slide anterior, pode-se então afirmar que as forças que
atuam nesse sistema são:
Aplicando a 2° Lei de Newton no bloco A
𝐹 = 𝑚. 𝑎
𝑇 = 𝑚1. 𝑎
Aplicando a 2° Lei de Newton no bloco B
𝐹 = 𝑚. 𝑎
𝑃2 − 𝑇 = 𝑚2. 𝑎
𝑃2 −𝑚1. 𝑎 = 𝑚2. 𝑎
𝑃2 = 𝑚2. 𝑎 + 𝑚1. 𝑎
𝑃2 = (𝑚1+𝑚2). 𝑎
𝑃2 = 𝑀. 𝑎
𝑃2 = 𝑚2. 𝑔 = 𝐹 = 𝑀. 𝑎
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LEI DE NEWTON
Lembrando que esse movimento é uniformemente acelerado podemos utilizar as equações
desse tipo de movimento:
Como o carrinho parte do repouso → s0=0 e v0=0, logo:
𝑠 = 𝑠0 + 𝑣0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
𝑠 = 0 + 0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
𝑠 =
1
2
𝑎𝑡2
𝑎 =
2𝑠
𝑡2
Portanto, as expressões que regem esse movimento são:
𝑃2 = 𝑚2. 𝑔 = 𝐹 = 𝑀. 𝑎
𝑎 =
2𝑠
𝑡2
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LEI DE NEWTON
Material Utilizado:
• Massores e porta-cargas aferidos
• Trilho de ar
• Foto-células e cronômetro
• Carrinho
• Polia
• Fio de nylon
• Trena
Procedimento Experimental:
• Nivelar o trilho de ar; uma vez produzido o colchão de ar, o carrinho estando livre sobre o
trilho, não deverá deslizar nem para um lado nem para outro
• Abandonar o corpo que acelera o sistema (corpo B). Obter a aceleração do carrinho seguindo
o procedimento já utilizado no experimento de Cinemática.
• Anotar os valores de t e m2
• Reconduzir o sistema à posição inicial. Transferir uma sobrecarga para o porta cargas situado
em B.
• Repetir várias vezes o procedimento anotando os novos valores de t e m2.
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LEI DE NEWTON – RELATÓRIO (PÁGINAS 111 A 114)
4) Preencher a tabela anexa:
t (s) 1,272 0,932 0,763 0,668 0,607 0,548
m2 (kg) 0,0237 0,0437 0,0637 0,0837 0,1037 0,1237
F (N) 0,237 0,437 0,637 0,837 1,037 1,237
a (m/s2) 1,236 2,302 3,435 4,482 5,428 6,660
Considere:
s = 1 m
F = m2.g (adote g = 10m/s
2)
a = 2.s/t2
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LEI DE NEWTON – RELATÓRIO (PÁGINAS 111 A 114)
1) Objetivo do Experimento:
Verificar, através de dados experimentais, a 2° Lei de Newton
2) Quais os instrumentos de medição utilizados?
Foto-células, cronômetro e trena
3) Faça um esquema do arranjo experimental utilizado.
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LEI DE NEWTON – RELATÓRIO (PÁGINAS 111 A 114)
5) Construir em papel milimetrado o diagrama cartesiano (a, F)
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LEI DE NEWTON – RELATÓRIO (PÁGINAS 111 A 114)
6) Qual a forma da “curva média” obtida?
O resultado obtido confirma a 2° Lei de Newton? (Justificar?
7) Qual o valor e significado de F para a = 0?
8) A partir do diagrama (a, F) determinar a massa total M do sistema.
𝐹 = 𝑀. 𝑎
𝑀 =
𝐹
𝑎
𝑀 =
∆𝐹
∆𝑎
=
1,13 − 0,39
6,0 − 2,0
= 0,185 = 0,2 𝑘𝑔
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LEI DE NEWTON – RELATÓRIO (PÁGINAS 111 A 114)
9) Comparar o valor de M obtido pelo gráfico com o valor de m1 + m2 já tabelado.
𝑚1 = 𝑚𝑐𝑎𝑟𝑟𝑖𝑛ℎ𝑜 +𝑚 = 138,989 + 100 = 238,989 𝑔 = 0,238 𝑘𝑔
𝑚2 = 𝑚𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 +𝑚
′ = 3,7 + 20 = 23,70 𝑔 = 0,0237 𝑘𝑔
𝑀 = 𝑚1+𝑚2= 0,238 + 0,0237 = 0,2617 = 0,3 𝑘𝑔
Valor Tabelado
Valor Experimental
𝑀 = 0,2 𝑘𝑔
10) Faça uma análise do arranjo experimental utilizado. Indique sugestões para
otimizá-lo.
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4) Preencher a tabela anexa:
Massa do carinho= 214,12
Dinâmica – RELATÓRIO (PÁGINAS 111 A 113)
t(s) 1,453 1151 0,943 0,835 0,741 0,676
m2 (g) 12,81 23,01 33,01 43,21 57,83 72,97
F (N)
a (m/s2)