2ª Lei de Newton .

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CAMPUS DE SOBRAL

ENGENHARIA ELÉTRICA

FÍSICA EXPERIMENTAL I

2ª LEI DE NEWTON

Sobral / CE

2017.1

OBJETIVOS

Verificar:

• a validade da expressão que representa a segunda lei de Newton, F = m * a;
• a relação entre força resultante e aceleração sobre uma massa constante;
• a relação entre massa e aceleração quando aplicamos uma força resultante constante.

INTRODUÇÃO

A Segunda lei de Newton, também conhecida como Princípio Fundamental da Dinâmica, mostra que a forçar resultante (quantidade de força que age sobre um corpo levando em conta sua magnitude e direção) que atua sobre um corpo é proporcional ao produto da massa pela a aceleração adquirida pelo mesmo. A equação que descreve esta lei é dada por:

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Onde “Fr” representa a força resultante no corpo, “m” a massa do corpo e “a” a aceleração deste corpo, ou seja, a variação de sua velocidade pelo tempo. A lei diz que para mudar o estado de movimento de um corpo uma força sobre este deverá existir e dependerá da massa deste corpo (considerando o movimento em um plano sem atrito) e uma aceleração é produzida com mesma direção e sentido da força. Ou seja, quando uma força é aplicada em um corpo, este produzirá uma aceleração que dependerá de sua massa.

MATERIAIS

•  colchão linear e unidade geradora de fluxo de ar Azeheb;
•  carrinho com haste e suportes;
•  imã e mola;
•  bobina, cabos, chave inversora, massas aferidas;
•  cronômetro digital com até 4 intervalos sucessivos, com fonte 6/12 VCC embutida;
•  balança e dinamômetro.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Foi colocado o carrinho com haste e suportes na posição x0 = 0,300 m, que foi considerada a posição inicial e os sensores fotoelétricos nas posições x1 = 0,450 m, x2 = 0,650 m, x3 = 0,800 m e x4 = 0,950 m do trilho de ar linear. Então, x0 pode ser considerado igual a 0,0 m pois é a posição de partida do carrinho e isso faz que as outras posições sejam portanto:

x1	0,150
x2	0,350
x3	0,500
x4	0,650

Usada a balança, foi determinada a massa do carrinho e do porta peso, sendo respectivamente 218,0 g e 9,0 g. Foi adicionada ao carrinho 40 g de massa e 30 g de massa ao porta peso. Conhecendo a massa da roldana de 5 g foi calculada a massa total do sistema, sendo de 0,302 g. Usando o dinamômetro, foi medido a força peso F do conjunto porta pesos e as massas adicionadas a ele. Foi determinada os tempos em que o carrinho passava por cada posição x dos sensores fotoelétricos. A aceleração em cada instante também foi calculada assim como seu valor médio. Os dados foram coletados e inseridos em uma tabela (01). Após, o procedimento foi repetido de forma que cada vez uma massa de 10g do carrinho foi retirada e acrescentada ao porta pesos, até que no último experimento o carrinho estivesse sem massa extra adicionada e o porta pesos com 70g e os dados também coletados e inseridos nas tabelas 02, 03, 04 e 05. Posteriormente, com uma massa de 40g sobre o porta pesos e o carrinho sem massa extra, foi determinada a massa total do sistema e usando o dinamômetro, foi determinada a força peso F do conjunto porta pesos e massas adicionadas a ele, sendo uma força de 0,48 N medida. Foi determinada os tempos em que o carrinho passava por cada posição x dos sensores fotoelétricos. A aceleração em cada instante também foi calculada assim como seu valor médio. Os dados foram coletados e inseridos em uma tabela (06). Após, o procedimento foi repetido de forma que cada vez uma massa de 40g foi acrescentada no carrinho, até que no último experimento o carrinho estivesse com uma massa adicionada de 0,160g. Os dados também coletados e inseridos nas tabelas 07, 08, 09 e 10.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Tabelas 01 a 05 com variação da força F e massa M total do sistema:

TABELA 1
x (m)	t (s)	a (m/s²)	F (N)	F/a (kg)	M (kg)
0,150	0,497	1,214	0,39	0,321	0,302
0,350	0,773	1,171	0,39	0,333	0,302
0,500	0,930	1,156	0,39	0,337	0,302
0,650	1,064	1,148	0,39	0,366	0,302
-	-	1,172	-	0,339	-

TABELA 2
x (m)	t (s)	a (m/s²)	F (N)	F/a (kg)	M (kg)
0,150	0,440	1,549	0,48	0,309	0,302
0,350	0,685	1,491	0,48	0,321	0,302
0,500	0,824	1,472	0,48	0,326	0,302
0,650	0,942	1,465	0,48	0,327	0,302
-	-	1,494	-	0,320	-

TABELA 3
x (m)	t (s)	a (m/s²)	F (N)	F/a (kg)	M (kg)
0,150	0,416	1,733	0,58	0,334	0,302
0,350	0,639	1,714	0,58	0,338	0,302
0,500	0,766	1,704	0,58	0,340	0,302
0,650	0,874	1,701	0,58	0,340	0,302
-	-	1,713	-	0,338	-

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