Discutir as Leis de Newton utilizando a experiência realizada e observar se a molas foram calibradas corretamente.

Duas forças aplicadas num ponto

Objetivos: Discutir as Leis de Newton utilizando a experiência realizada e observar se a molas foram calibradas corretamente.

I – Introdução teórica

I.1- Primeira Lei de Newton

Baseado nos trabalhos de Galileu e de Johannes Kepler, Isaac Newton estabeleceu três princípios e a partir deles desenvolveu a teoria sobre os movimentos dos corpos, denominada Mecânica Clássica. Os princípios da Dinâmica também são chamados Leis de Newton. O Princípio da Inércia ou Primeira Lei de Newton, confirmando os estudos de Galileu, estabelece que:

“Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em linha reta, a menos que seja forçado a sair desse estado por forças imprimidas sobre ele.”

Em outras palavras: “Todo corpo livre da ação de forças ou está em repouso ou realiza movimento retilíneo e uniforme.”

Dessa lei, resulta o conceito dinâmico de força: “Força é a causa que produz num corpo variação de velocidade, isto é, aceleração.”

I.2- Terceira Lei de Newton

A força é o resultado da interação entre os corpos, ou seja, um corpo produz a força e outro corpo a recebe. Isaac Newton durante seus estudos percebeu que toda ação correspondia a uma reação. Ele percebeu que em uma interação entre dois corpos, o primeiro exerce uma força sobre o outro e o segundo exerce uma força sobre o primeiro.

Também conhecida como lei da ação e reação, essa é uma das três Leis que Isaac Newton determinou após realizar estudos sobre os movimentos e suas causas. O enunciado da terceira lei diz:

“A toda ação corresponde uma reação, de mesmo módulo, mesma direção e de sentidos opostos.”

II – Descrição do material

               

          FIGURA II.1                                                       FIGURA II.2

LEGENDA:

1 – Base retangular

2 – Base redonda

3 – Pregador

4 – Haste cilíndrica

5 – Régua milimetrada

6 – Molas

 

III – Descrição do experimental

1ª Etapa: Dispondo de um estojo com o material fornecido em aula e com mais três molas montamos uma estrutura segundo as figuras acima. Tínhamos, primeiramente, como objetivo analisarmos as variações, em milímetros, que as molas sofreriam separadamente. Escolhemos um ponto na linha, entre as molas, onde esse ponto foi puxado pelo par de molas simultaneamente.  

Entretanto para cada medição que fosse realizada com um par de molas, teríamos que aumentar o afastamento horizontal ou vertical do pregador, pois usando de referência o plano xy (horizontal e vertical), podemos manter um desses eixos fixos e variar um deles. Observando que a mola mais próxima do eixo a ter a distância alterada, vai sofrer maior deformação. Para encontramos a força que foi realizada sobre essa mola, tivemos que utilizar as fórmulas encontradas na primeira experiência eq. (III.1.1); .

        Em seguida, utilizamos uma fórmula para encontrarmos a deformação específica de cada par de molas eq.(III.1.4).

                                

 Mola sem cor                                                     Eq. (III.1.1)[pic 1]

Mola vermelha                                                                   Eq. (III.1.2)[pic 2]

Mola verde                                                                 Eq. (III.1.3)        [pic 3]

                                                          Eq. (III.1.4)                        [pic 4]

IV – Tabelas, gráficos, figuras, cálculos e anexos

Tabelas

Mola sem cor (1)	Mola vermelha (2)
L (mm)	P (gf)	L (mm)	P (gf)	ε
48	12,9	43	13,1	1,54
55	16,5	50	16,6	0,61
63	20,5	58	0,49	0,49
Mola sem cor (1)	Mola verde (3)
L (mm)	P (gf)	L (mm)	P (gf)	ε
46	11,9	42	12	0,84
50	13,9	45	13,7	1,45
56	17	51	17,1	0,58
Mola vermelha (2)	Mola verde (3)
L (mm)	P (gf)	L (mm)	P (gf)	ε
45	14,1	46	14,3	1,41
52	17,6	51	17,1	2,88
54	18,4	53	18,2	1,09

V –Conclusão

Quando um sistema de duas forças é aplicado num mesmo ponto, espera-se que a resultante dessas forças se anule, o que pode ser observado quando o ponto entre as duas molas não se desloca nem para a direita nem para a esquerda, já que o valor com que a primeira mola puxava o ponto é o mesmo valor com que a segunda mola puxava o mesmo.