Relatório 2º lei de Newton e MRUV

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS 
CÂMPUS DE PALMAS 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ALIMENTOS 
 
 
 
WEYDA PÂMELA BECKMAN SIELSKI 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEGUNDA LEI DE NEWTON E MOVIMENTO 
RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Palmas/TO 
2021 
1. OBJETIVO 
 
 Observar a característica do Movimento Retilíneo Uniformemente Variado e a sua 
relação com a Segunda Lei de Newton; 
 Observar os resultados da análise e fazer um gráfico dos dados encontrados na 
plataforma PHET COLORADO; 
 Determinar a massa do “presente” na simulação analisada; 
 Responder as questões que se encontram na descrição da plataforma AVA – UFT. 
 
2. INTRODUÇÃO 
 
No início do século XVII, pensava-se que para manter um corpo em movimento era 
necessário que atuasse uma força sobre ele. Essa ideia foi revista por Galileu, que 
afirmou que “Na ausência de uma força, o objeto continua a mover-se com o 
movimento retilíneo uniforme” (CARRON E GUIMARÃES, 2009; ALVARENGA e 
MAXIMO, 2000). 
A tendência que os corpos apresentam para resistirem à mudança do movimento em 
que se encontram foi chamado de Inércia por Galileu. Anos depois, Newton com base 
nas ideias de Galileu, estabelece a primeira lei do movimento, também conhecida como 
Lei da Inércia: “Qualquer corpo permanece no estado de repouso ou de movimento 
retilíneo uniforme se a resultante das forças que atuam sobre esse corpo for nula”. 
Dessa forma, se o corpo estiver em repouso continuará em repouso; agora se o corpo 
se encontrar em movimento, continuará o seu movimento em linha reta e com 
velocidade constante. Na figura 1, observamos através do simulador da plataforma 
indicada o princípio da inércia. 
 
 
Figura 1: Tela do simulador PHET COLORADO para observação o princípio da Inércia. 
O que a segunda lei de Newton explica é o que acontece ao corpo quando a resultante 
das forças é diferente de zero (CARRON e GUIMARÃES, 2009; ALVARENGA e 
MAXIMO, 2000). Através do exemplo exposto pelo simulador, teremos as seguintes 
conclusões: força resultante diferente de zero, resulta num movimento acelerado (Figura 
2) e com movimento sem atrito-proporcionalidade entre aceleração e força. Ou seja: 
 A aceleração a de um corpo é diretamente proporcional à força resultante F que 
atua no corpo de massa m. 
 A aceleração de um objeto é inversamente proporcional à sua massa. 
Temos então que a segunda lei de Newton também conhecida por Lei Fundamental 
da Dinâmica pode ser expressa matematicamente por: 
 
F = m.a (Equação 01) 
 
Como a massa é expressa em Kg e a aceleração, em m/s², a unidade no SI da força 
será kg.m/s², e é chamada de Newton (N). 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
Para a realização deste experimento virtual será utilizada uma simulação disponível 
na plataforma PhET Colorado, que se encontra logo abaixo. Todo o procedimento será 
realizado na opção "Movimento", onde o aluno deverá montar um sistema com duas 
massas onde será colocada em movimento utilizando uma força constate. Para se ter uma 
padronização dos dados, deverá ser realizado os seguintes procedimentos iniciais: 
 
1. Dentro de Movimento, o aluno deverá marcar todas as opções presentes no quadro que 
se encontra no canto superior direito do aplicativo, onde está escrito as palavras força, 
valores, massa e velocidade. 
2. Além da caixa de 50 kg que se encontra sobre o skate, deverá ser colocado em cima da 
caixa o pacote de presentes que possui massa indefinida. 
3. Antes de ajustar a força o aluno deverá clicar sobre a pausa para evitar que a simulação 
inicie automaticamente. 
4. Com a simulação pausada, o aluno deve ajustar a força para 15 N. 
5. Com o auxílio de um relógio ou cronômetro (infelizmente a simulação não 
disponibiliza esse recurso), no momento em que for acionado a simulação a medida do 
tempo também deverá ser iniciada. 
6. Os valores de tempo devem ser anotados conforme estão descritos na tabela 01. 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
A partir do experimento computacional simulado através da plataforma PHET – 
COLORADO e com o auxílio de um cronômetro foi possível fazer a aferição do tempo 
nas seguintes velocidades propostas (tabela 01). 
 
Tabela 01 – Variação da velocidade do Skate em relação ao tempo 
Tabela 01 – Variação da velocidade do Skate 
em relação ao tempo 
V (m/s) t (s) 
0,0 0,0 
1,0 6,62 
2,0 12,82 
3,0 19,44 
4,0 25,92 
5,0 32,84 
6,0 40,13 
7,0 47,12 
8,0 53,80 
9,0 60,09 
10,0 67,29 
Onde, V = velocidade em (m/s); t (s) = tempo em segundos 
 
 Conforme os métodos prescritos no item 3.0, a força utilizada no experimento foi 
de 15N a partir da fórmula matemática da segunda lei de Newton foi possível calcular 
a massa do presente que estava em cima da caixa da simulação. 
𝐹 = 𝑚. 𝑎 
15𝑁 = 𝑚 . 9,8 𝑚/𝑠² 
𝑚 = 15𝑁/9,8 𝑚/𝑠² 
𝑚 = 1,53𝑘𝑔 
 Ainda conforme os dados da tabela 01, foi possível construir um gráfico (figura 
01) da variação velocidade do skate em relação ao tempo percorrido na simulação. 
 
Figura 01 – Gráfico da variação da velocidade do skate em relação ao tempo (s) 
 
 
 
Através do gráfico é possível observar que o experimento apresenta uma alteração 
uniforme no módulo de velocidade, se mantendo constante ao longo do percurso 
(figura 01), isso já caracteriza o mesmo como o movimento retilíneo uniformemente 
variado, também conhecido como MRUV, isso se dá, pois o corpo segue uma 
trajetória retilínea e apresenta alterações uniformes de velocidade, ou seja, a partir do 
movimento com aceleração diferente de zero e constante, a velocidade do corpo 
aumenta de maneira uniforme ao logo do percurso. 
 Outra questão proposta é qual a característica da força permitiu a realização desse 
movimento; como sabemos a força é a interação entre dois corpos que podem causar 
aceleração – quando muda sua velocidade; ou deformação – quando altera o seu 
formato. A força é fundamental para manter o corpo em movimento. Só foi a partir 
da força aplicada ao experimento que conseguimos fazer uma análise dinâmica sobre 
o simulado. 
 Além disso, foi perguntado: Se a força variasse no tempo, o movimento observado 
continuaria sendo o mesmo? A resposta é clara: não. Isso ocorre quando há interação 
entre dois corpos com impulso de força variável em um dado intervalo de tempo. O 
que não é o caso, aqui estamos trabalhando com um impulso de força padrão em um 
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
t 
(s
)
V (m/s)
V (m/s)
determinado intervalo de velocidades. No caso de a força variar em função do tempo 
seria correto aplicar o Teorema do impulso de uma força de fonte variável. 
 
5. CONCLUSÃO 
 
Conclui-se que foi possível executar todos os objetivos propostos, e observar a relação 
entre o MRUV e a segunda lei de Newton. Além disso calculou-se a massa indefinida 
proposta pelo experimento através da fórmula matemática proposta por Newton e 
encontrou-se um resultado de 1,53kg. 
Por fim, foi possível analisar os dados do experimento em um gráfico com a variação 
da velocidade do skate em relação ao tempo percorrido no experimento. 
 
6. REFERÊNCIAS 
 
ALVARENGA, B., MAXIMO, A. Curso de física, Volume 1, 5. ed. São Paulo Scipione, 
2000. 
CARRON, W.; GUIMARÃES, O. As faces da Física. 3. ed. São Paulo: Moderna, 2009.