Experimento - Segunda Lei De Newton PDF

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Descrição de experimento prático....

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EXPERIMENTO 5 TÍTULO: Segunda Lei de Newton OBJETIVO: •

Investigar as relações de proporcionalidade entre as grandezas físicas descritas pela Segunda Lei de Newton.

PROCEDIMENTO:

1. Monte o experimento conforme a figura abaixo;

2. Colocar o eletroímã no extremo do trilho e posicionar o sensor 2 (sensor que desliga o cronômetro) com uma distância ∆x = 0, 300 m do pino central do carrinho; 3. Colocar o Y de final de curso com roldana raiada na outra extremidade do trilho; 4. Conectar o eletroímã a fonte de tensão variável deixando em série a chave liga-desliga 5. Prender uma extremidade do fio numa das extremidades do carrinho e a outra extremidade do fio no suporte para massas aferidas (9 g); 6. Colocar no suporte de massas aferidas 20 g e anote na Tabela 1 a força resultante sobre o corpo FR=MS. g (MS- Massa suspensa e g- aceleração gravitacional); 7. Fixar o carrinho no eletroímã e ajustar a tensão aplicada ao eletroímã para que o carrinho não fique muito fixo; 8. Acrescentar nos pinos do carrinho duas massas de 20 g e duas massas de 10 g (Distribua igualmente a massa entre os dois lados do carrinho); 9. Anote na Tabela 1 a massa total do sistema, sendo esta M = Ms + Ma+ Mc (A massa do carrinho é 0.215 kg); 10. Ajustar o trilho de ar de maneira que o suporte de massas aferidas não toque a superfície da mesa (ou outra qualquer) antes do carrinho passar pelo sensor 2; 11. Ligar o sistema de fluxo de ar, ajustando o fluxo de ar no penúltimo nível. Ligar o cronômetro e ajustá-lo na função F2; 12. Desligar o eletroímã, liberando o carrinho. Anotar na Tabela 1 o tempo indicado pelo cronômetro; 13. Resetar o cronômetro e repetir os passos 7 e 12 até obter três valores de tempo; 14. Transferir uma massa de 10 g do carrinho para o suporte de massas aferidas e repetir o passo 13; (Não se esqueça de anotar na tabela 1 o novo valor da força resultante); 15. Repetir o passo anterior, sempre transferindo massa do carrinho para o suporte de massas aferidas até completar a Tabela 1; 16. Diante dos valores de tempo coletados no procedimento experimental, preencha as colunas tm (tempo médio), a (aceleração a=2∆x/t2) e F/a (Força dividida pela aceleração); 17. Considerando uma tolerância de 5%, pode-se afirmar que a massa do sistema (segunda coluna da Tabela 1) é igual à relação F/a (última coluna da Tabela 1)? 18. Construir o gráfico FR = f(a) (força resultante versus aceleração) para os dados obtidos; 19. Determinar os coeficientes angular e linear do gráfico FR = f(a) e apresente seu significado físico; 20. Através da forma do gráfico FR = f(a), identifique se a aceleração e força resultante são direta ou inversamente proporcionais?

DADOS: M(kg)

Fr(N) 0,27185 0,36505 0,30217 0,46432 0,66287 0,86181

Δx(m)

0,3

Δx(m)

0,3

T1(s) 0,826 0,717 0,626 0,535 0,462

M(kg) 1/M(kg^-1) Fr(N) 0,26206 3,81592 0,27163 3,68148 0,28170 3,54988 0,46883 0,30200 3,31126 0,32329 3,09320

T2(s) 0,806 0,706 0,625 0,527 0,459

T1(s) 0,585 0,593 0,606 0,626 0,645

T3(s) 0,817 0,706 0,625 0,529 0,460

T2(s) 0,586 0,593 0,625 0,625 0,644

T3(s) 0,586 0,593 0,625 0,622 0,644

CÁLCULOS: •

Tempo médio (𝑻𝒎 = 𝑇𝑚1 =

𝑻𝟏+𝑻𝟐+𝑻𝟑 𝟑

0,826 + 0,806 + 0,817 3

) = 0,81633 𝑠

O procedimento para as outros tempos médios é o mesmo. •

𝟐∆𝑿

Aceleração (𝐚 = 𝑻𝒎²) a1 =

2 ∗ 0,3 = 0,90037 𝑚/𝑠² (0,81633)²

O procedimento para as outras acelerações é o mesmo. •

F/a F 0,27185 = = 0,30193 a1 0,90037

•

M.a M. a1 = 0,26206 ∗ 1,74928 = 0,45842

Tm(s) 0,81633 0,70967 0,62533 0,53033 0,46033

a(m/s²) 0,90036 1,19136 1,53436 2,13331 2,83143

Tm(s) 0,58567 0,59300 0,61867 0,62433 0,64433

Fr/a (kg) 0,30193 0,30641 0,30261 0,31072 0,30437 0,30521

a(m/s²) 1,74924 1,70625 1,56761 1,53928 1,44521 M.a(N)

M.a(N) 0,45841 0,46347 0,44160 0,46486 0,46722 0,45911

GRÁFICOS:

Aceleração (m/s²) X Massa (kg) 2,00 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00

0,80 0,60 0,40

0,20 0,00 0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

Aceleração (m/s²) X Massa (kg) - LINEARIZADO 1,80 1,70 1,60 1,50

1,40 1,30 1,20

1,10 1,00

3,00

3,10

3,20

3,30

3,40

3,50

3,60

3,70

3,80

3,90

GRÁFICOS:

Fr (N) X Aceleração (m/s²) 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,4 0,3 0,2

0,1 0 0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

RESULTADOS E CONCLUSÃO: Com base nos dados e nos resultados obtidos no experimento, pode-se verificar que a aceleração de um corpo depende da força resultante aplicada sobre ele, sendo a Segunda Lei de Newton fundamental para a Mecânica, pois a partir dela e através de métodos matemáticos, podemos fazer previsões (velocidade e posição, por exemplo) sobre o movimento dos corpos. Qualquer alteração da velocidade de uma partícula é atribuída, sempre, a um agente denominado força. Basicamente, o que produz mudanças na velocidade são forças que agem sobre a partícula. Como a variação de velocidade indica a existência de aceleração, é de se esperar que haja uma relação entre a força e a aceleração. Portanto, Isaac Newton percebeu que existe uma relação muito simples entre força e aceleração, isto é, a força é sempre diretamente proporcional à aceleração que ela provoca, comprovando sua lei....