ACULDADE BRASILEIRA - MULTIVIX EXPERIMENTO: PLANO INCLINADO

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EXPERIMENTO: PLANO INCLINADO

RESUMO

Este experimento envolve a aplicação da 2ª lei de Newton na pesagem de massa em três situações: primeiro a pesagem é realizada totalmente na vertical com a utilização de um dinamômetro; depois a mesma massa é colocada em um plano inclinado a 30 ºC para nova pesagem; por fim, com o uso de uma balança de precisão a massa é novamente pesada. Após a fase de coleta de dados, são realizadas comparações entre os valores obtidos a fim de confirmar a teoria da 2º lei de Newton.

1 INTRODUÇÃO TEÓRICA

As leis de Newton são fundamentais na sociedade em que vivemos, é através delas que o homem chegou a grandes feitos. A segunda lei de Newton é a principal lei que usou-se no experimento. Ela afirma que se em um sistema de forças houver velocidade, o somatório das forças é igual à massa vezes aceleração, do contrário, o somatório é zero. O experimento basicamente se resume a um carrinho com uma certa massa em repouso acoplado a um dinamômetro em um plano inclinado. Nesse sistema plano inclinado foi considerado para os cálculos uma superfície ideal, sem atrito.

Para o cálculo das forças em um plano inclinado é ideal que a primeira coisa a se fazer seja a decomposição da forças nas direções vertical e horizontal. Feito isso, devemos analisar em qual direção houve movimento. Nesse caso, como o carrinho está apoiado ao plano pelo dinamômetro não há movimento em nenhuma direção, logo pela 2º Lei de Newton, o somatória das forças tanto na horizontal quanto na vertical é igual à zero. Assim, percebemos que todas as forças se anulam em suas direções, a força normal tem o mesmo módulo que a componente vertical da força peso, e a força do dinamômetro tem o mesmo módulo da componente horizontal paralela ao plano da força peso. Os cálculos foram feitos baseados nesse princípio, sem considerar a atuação da força de atrito como dito anteriormente (SEARS, 2008).

2 OBJETIVOS GERAIS

Identificar as forças que atuam sobre o objeto;

Observar a relação entre teoria e prática;

Analisar e comparar as forças medidas na prática com as obtidas na teoria;

Verificar se o somatório é zero, a fim de comprovar a segunda lei de Newton.

3 MATERIAIS E MÉTODOS EXPERIMENTAIS

3.1 Materiais

Utilizou-se durante os experimentos os seguintes materiais:

Balança de precisão;

Dinamômetro de 2,5N;

Plano inclinado;

Carrinho (Massa utilizada);

3.2 Métodos Experimentais

O primeiro procedimento foi realizar a medida do peso do carrinho juntamente com a massa extra utilizando um dinamômetro. Este peso foi conferido utilizando uma balança de precisão. Após obtido os valores, o plano foi inclinado para 30º a fim de refazer a medida do peso utilizando o dinamômetro agora no plano inclinado.

Todas as pesagens foram realizadas cinco vezes a fim de obter o cálculo da incerteza.

4 PROCEDIMENTOS DO EXPERIMENTO

Medir com o dinamômetro o peso do carrinho com uma massa acoplada e anota o seu valor.

1ª medida: 1,90 N

2ª medida: 1,88 N

3ª medida: 1,91 N

4ª medida: 1,85 N

5ª medida: 1,86 N

Média: 1,88 N

Desvio padrão: 0,025 N

Incerteza: 0,011 N

|Pfd| = (1,88 ± 0,011) N

Massa do objeto acoplado ao carro medida na balança de precisão:

1ª medida: 201,31 g

2ª medida: 201,32 g

3ª medida: 201,34 g

4ª medida: 201,34 g

Média: 201,33 g

Desvio padrão: 0,022 g

Incerteza: 0,011 g

Massa do carro medida na balança de precisão:

1ª medida: 266,13 g

2ª medida: 266,13 g

3ª medida: 266,13 g

Média: 266,13 g

Desvio padrão: 0

Incerteza: 0

Logo a massa total do carro mais o objeto é 467,46 ± 0,11 g.

Fazer um diagrama de forças aplicadas com o plano inclinado a 30º, e identificar as forças P, Px, Py e Fd.

Cálculos das forças:

Adotando o sentido positivo horizontal como sendo o mesmo sentido da força Fd e o sentido positivo vertical como sendo o da força normal N

Em x, temos:

Px = -P * sen 30º

Px = -(0,467*9,8)*0,50

Px = -2,29 N

|Px| = 2,29 N

Em y, temos:

Py = -P * cos 30º

Py = -(0,467*9,8) * 0,87

Py = -3,96 N

|Py| = 3,96 N

Comparar o valor calculado com o indicado no dinamômetro (Fd).

Os cálculos nos diz que |Px| > |Fd|.

Qual é o valor da força normal