Relatório segunda lei de Newton Física experimental I UFRN

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA 
DEPARTAMENTO DE FÍSICA TEÓRICA E EXPERIMENTAL 
LABORATÓRIO DE FÍSICA I 
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL I 
TÍTULO DO EXPERIMENTO: SEGUNDA LEI DE NEWTON 
DATA: 13/09/2019 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Natal/RN 
2019 
 
 
 
 
 
 
OBJETIVOS: 
• Estudar experimentalmente a validade da segunda lei de Newton para um 
caso particular; 
• Trabalhar com situações idealizadas sem atrito (caso do trilho de ar); 
• Desenvolver procedimentos de análise de dados experimentais. 
MATERIAL UTILIZADO: 
Figura 1. Materiais utilizados no experimento: 
 
1) Canhão de ar; 
2) Corpo de massa m1 (cavaleiro); 
3) Trilho de ar; 
4) Sensor Phywe (Basic Unit/Phywe - cobra 3); 
5) 3 pastilhas de massa 10g cada; 
6) Porta peso(10g) 
7) Sensor Phywe com polia dentada; 
8) Fios diversos, cabos, barbante e computador. 
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA: 
• Aceleração: taxa de variação da velocidade em relação ao tempo. É uma 
grandeza vetorial, que, como tal, possui módulo, direção e sentido; 
• Massa: grandeza escalar positiva e invariável, a qual mede a inércia 
(propriedade dos corpos em permanecerem em movimento acelerado ou 
retardado) dos corpos, ou seja, a quantidade de matéria presente em um 
corpo; 
• Força resultante: soma de todas as forças presentes em um corpo; 
• Segunda lei de Newton: A força resultante que atua sobre um corpo é o 
resultado da multiplicação da massa do corpo por sua aceleração. Abaixo, a 
figura 2 mostra o modelo clássico para descrever a segunda lei de Newton: 
 Figura 2. Demonstração prática da Segunda lei de Newton: 
 
INTRODUÇÃO: 
Nesse experimento, iremos constatar as aplicações práticas da Segunda lei de 
Newton. Levando em consideração os conceitos explicitados na fundamentação 
teórica e os dados obtidos experimentalmente, o intuito é criar planilhas eletrônicas e 
gráficos para analisar essa lei tão famosa. Além disso, mais especificamente, essa 
atividade consiste no estudo do movimento de duas partículas presas por um fio, onde 
a aceleração do sistema irá depender de suas respectivas massas, e, com isso, 
obtém-se também a força resultante. 
Figura 3. Determinação da aceleração do sistema m1 + m2: 
 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: 
Conforme viu-se na figura 2, despreza-se o atrito da superfície e têm-se duas 
partículas: a partícula A, que pode se chamar de “m1” e a partícula B, denominada 
“m2”. Essas partículas irão começar o experimento com determinada massa e após 
a realização da medida, parte dessa massa será transferida para a outra partícula, 
gerando uma variação de aceleração. Dessa forma, “m” será igual a massa do 
cavaleiro somada a massa das pastilhas e, para “m2”, “m” será igual ao porta peso. 
Para o sucesso desse experimento, é indispensável a utilização do canhão de 
ar, visto que o papel dele será retirar o atrito existente na superfície para que o 
movimento do cavaleiro seja perfeito e, consequentemente, o sistema seja 
considerado perfeito. Além disso, a interface no computador será responsável por 
receber os dados capturados pelos sensores e gerar um gráfico para cada medida. 
 É necessário realizar o processo quatro vezes e, a cada medida realizada 
transfere-se uma pastilha do cavaleiro para o porta peso. 
Para cada medida, liga-se o canhão de ar, fazendo o cavaleiro percorrer pelo 
trilho de ar da distância de 100cm até o Sensor Phywe com polia dentada. Quando 
atingir o sensor, o canhão é imediatamente desligado e o meansure mostra os 
gráficos, que estão abaixo: 
Figuras 4,5,6,7. Gráficos gerados pelo meansure: 
 
 
 
 
Após obtenção dessas informações, escolhe-se um ponto onde a aceleração 
irá cessar, antes de tornar-se constante, e exporta-se os dados para o Excel, onde 
obtém-se um gráfico para cada medida. O intuito desses novos gráficos será calcular 
a aceleração experimental, com ajuda também de fórmulas conhecidas da física, 
mostradas abaixo: 
Figura 8. Equações necessárias para os cálculos propostos no experimento: 
 
A seguir, será mostrado os gráficos encontrados no Excel para cada medida: 
Gráfico 1. Porta peso = 10g: 
 
 
Gráfico 2. Porta peso = 20g: 
 
Gráfico 3. Porta peso = 30g: 
 
Gráfico 4. Porta peso = 40g: 
 
ANÁLISE DOS RESULTADOS: 
Sendo assim, a partir desses dados e das equações apresentadas, é possível 
calcular a aceleração experimental e a aceleração teórica, além da força resultante, 
que será dada pela multiplicação de “m2” e a aceleração da gravidade (considerada 
9,78 m/s^2). Diante disso, obtém-se a tabela abaixo completada. 
Tabela 1. Valores de Massa, força resultante, aceleração teórica e experimental 
encontrados: 
Massa “m2” (g) Força 
resultante(N) 
Aceleração teórica 
(m/s^2) 
Aceleração 
experimental 
(m/s^2) 
10g 0,098 0,043 0,012 
20g 0,196 0,087 0,164 
30g 0,293 0,130 0,314 
40g 0,391 0,173 0,670 
 
P1. A Força resultante que atua sobre um corpo é proporcional ao produto da massa 
pela aceleração por ele adquirida. Se aplica em situações diárias em que algo com 
uma certa massa será arremessado ou empurrado com determinada força e, 
consequentemente, terá uma aceleração sempre diretamente proporcional a força e 
inversamente proporcional a massa. 
P2. Força = massa x aceleração; em que a força é dada em Newton(N), a massa em 
quilograma(Kg) e a aceleração em metros por segundo ao quadrado (m/s^2) 
P3. A força peso puxa o bloco “m2” para baixo e a força de tração da corda puxa o 
bloco deslizante na horizontal e para a direita. A força resultante será a soma das 
forças peso e tração. 
P4. Demonstrado na figura 3 
P5. Alterando também a massa “m1”. 
P6. Respondido na tabela 1. 
P7. Movimento do bloco suspenso é na vertical e para baixo, e do bloco deslizante é 
para o lado direito e na horizontal, e trata-se de um MRUV. A força é variável, pois 
tanto a força peso depende da massa do sistema, quanto a força de tração depende 
da elasticidade e material da corda. A aceleração será constante, visto que a massa 
do sistema e o valor da gravidade não se alteram. 
P8. S = So + Vot. Em que “S” é o espaço final, “So” é o espaço inicial, “Vo” é a 
velocidade inicial e “t” é o tempo. 
P9. A massa dos objetos usados no experimento; a aceleração encontrada com ajuda 
do Meansure, além da aceleração da gravidade, considerada 9,78 nesse 
experimento. 
P10. Ver gráfico 1,2,3,4. 
P11. Pelos coeficientes do polinômio terem comportamento constante. 
P12. Significa qual é valor quando o gráfico passa no eixo “Y”, ou seja, nesse caso 
específico, trata-se do espaço inicial. 
P13. Como o termo linear numa equação do segundo grau representa a variação de 
“Y” dividido pela variação de “X” e, nesse caso, o eixo “Y” representa o espaço e o 
eixo “X” representa o tempo, a constante do termo linear representa a velocidade 
inicial, evidenciado na P8. 
P14. Pode-se observar que os números são todos positivos na constante do termo 
quadrático. Significa que o gráfico é crescente no primeiro quadrante, ou seja, quanto 
maior for o tempo, maior o espaço percorrido. 
P15 e P16. Mostrado na tabela 1. 
CONCLUSÃO: 
Analisando os objetivos explicitados no início do relatório, pode-se afirmar que 
o experimento obteve sucesso, visto que ficou evidenciado na prática como aplica-se 
a segunda lei de Newton de forma simples, porém, bastante útil e esclarecedora. Para 
isso, contou-se com objetos imprescindíveis, tais como o canhão de ar e o 
computador, que contribuíram para resultados convincentes. De uma forma geral, foi 
possível notar, por exemplo, com o preenchimento da tabela 1, a influência que a 
massa de um objeto tem em relação a aceleração adquirida por ele. Ou seja, provou-
se na prática a fórmula matemática da Segunda lei de Newton, em que relaciona 
essas variáveis e, incluindo também, a força resultante do sistema. Além disso, 
conforme foi aumentando a massa, aumentou-se também a aceleraçãoe a força, 
conceitos estudados na fundamentação teórica. Ademais, foi mostrado planilhas 
eletrônicas que mostraram o comportamento em forma de gráfico de um movimento, 
relacionando o espaço percorrido pelo tempo para percorrê-lo. Diante de tudo isso, a 
porcentagem de erro justifica-se por tratar-se de um experimento, sendo inevitável 
problemas na medição de algo ou no próprio computador. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS: 
 
• Fundamentos de Física 1 - Mecânica - 10ª Ed. 2016, Halliday,David, 
Resnick,Robert, Walker,Jearl. 
• Apostila de Física Experimental I, de Mario Takeya e José A.M. Moreira, 
revisada e ampliada por Marcílio Colombo Oliveros e Juliana Mesquita 
Hidalgo Ferreira 
• https://www.infoescola.com/fisica/forca-resultante/ 
• ttps://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/conceito-aceleracao-1.html 
• https://www.todamateria.com.br/peso-e-massa/ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://www.infoescola.com/fisica/forca-resultante/
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/conceito-aceleracao-1.html
https://www.todamateria.com.br/peso-e-massa/
 
 
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