LABORATÓRIO III – LEIS DE NEWTON

LABORATÓRIO 3 – LEIS DE NEWTON

 

Resumo. O experimento realizado tem como contexto as situações que envolvem as Leis de Newton. Um exemplo disso é um carrinho colocado em um trilho de ar (diminuindo o atrito) e sendo puxado por uma força constante, que nesse caso era igual ao peso total do porta – massas. O objetivo era verificar as três leis de Newton, efetuar medidas de massa, tempo e deslocamento anotando em tabelas e, por fim obter leis físicas para o experimento. Isso ocorreu por meio de testes em movimento retilíneo. Palavras – chave: Leis de Newton. Movimento Retilíneo.  

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1.         INTRODUÇÃO

 

 Na segunda metade do século XVII, Isaac Newton elaborou o estudo da causa do movimento. Esse estudo é composto de três leis que relacionam o conceito de força com o movimento.

O objetivo da experiência é buscar a comprovação das Leis de Newton que já vinham sendo estudadas por Galileu Galilei que estabeleceu de fato o conceito.  

A experiência realizada no Laboratório de Física da Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI), consistiu em 7 etapas. As duas primeiras fazem parte de um percurso total de 180cm, sendo que nessa segunda parte, o Porta-Massas tocou o chão fazendo com que o carrinho realizasse parte do movimento por inércia (1ª Lei de Newton). Já no restante do experimento, foi colocado 300g no carrinho que se somaram aos 100g colocados anteriormente e  foi-se alterando a massa do Porta-Massas.

Para a realização desse experimento, utilizou-se as seguintes fórmulas:  

F = m.a, no qual F = força em N, m = massa em kg, a = aceleração em m/s².

Vm=ΔX/Δt,         no         qual         Vm         = velocidade média em m/s, ΔX = variação do espaço em m, Δt =  variação do tempo em s. ΔT = t – t0  ΔT = variação do tempo em s.

         

2.         MATERIAIS E MÉTODOS

Os materiais e instrumentos abaixo, assim como o laboratório de física, foram disponibilizados pela universidade para a realização do experimento.

 

 

 

2.1 Materiais

 

 Para a realização do experimento, foram utilizados os seguintes itens:  

• Um trilho de ar de dois metros com uma fita métrica e com elásticos em uma das extremidades;  
• Um compressor de ar;  
• Cinco sensores ópticos ligados ao cronômetro;  
• Cinco apoios para os sensores;  
• Oito massas de 50g para lastro do carrinho;
• Nível de bolha;
• Um carrinho metálico apropriado para o trilho de ar (elemento de movimento);
• Fio, roldana e Porta-Massas;
• Cronômetro multifuncional digital com aquisição de dados;
• Massas pendulares: uma de 50g, duas de 10g e uma de 5g;
• Balança.          

Material	Marca	Faixa Nominal	Precisão	Erro
Trena	Brasfort	13 – 3000 (mm)	1mm	0,5
Paquímetro	Digimess	0 – 155,91 (mm)	0,02mm	0,01
Cronômetro	Cipede	50µs – 99,99995s	50µs	50µs

Tabela 1 – Instrumentos de medida 

 

Fonte: Autoria Própria  

 

2.2 Modelo Metodológico

 

 Após a caracterização dos objetos utilizados no experimento, o trilho foi nivelado e os cinco sensores foram posicionados nas demarcações de 20, 40, 60, 80 e 100cm. Feito isso, foi verificado se o carrinho passaria por todos os sensores sem colisão e se sua parte superior obstruiria completamente a passagem de luz. Então, foi colocado um peso de 50g em cada lado do carrinho. Foi colocado também outro peso de 50g no Porta-Massas.

 Para começar o experimento, foi certificado que o compressor de ar estava desligado e o carrinho posicionado na extremidade oposta à roldana e o PortaMassas na outra extremidade do fio. O cronômetro foi então ligado juntamente com o compressor de ar, mantendo o carrinho fixo em sua posição por aproximadamente 10 segundos. Ele foi então liberado e as cinco primeiras medidas de tempo anotadas na Tabela 1.

 Após essa primeira etapa, os sensores ópticos foram reposicionados para as demarcações de 100, 120, 140, 160 e 180 cm. Todo o procedimento é então repetido, anotando as últimas quatro medidas de tempo na Tabela 1. Essas medidas tiveram a última medida da primeira etapa somada a elas.

         Terminada         as         medições,         foram calculados os tempos medianos e as velocidades médias do carrinho entre os sensores organizando estes na Tabela 2.

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O experimento foi realizado novamente mais cinco vezes com os sensores reposicionados nas demarcações de 20, 35, 50, 65 e 80 cm, adicionando 150g em cada lado do carrinho e aumentando o peso no Porta-Massas, que tem massa de 10g, em  0g, 5g, 10g, 15g e 20g respectivamente. As medidas obtidas em cada uma das repetições do experimento foram organizadas nas tabelas de números 4 a 8. Através de cálculos, foi também realizada a tabela 9.

 

 

2.3 Obtenção dos Dados

 Em decorrência do experimento realizado dia 25 de Setembro de 2014 no Laboratório de Física (LDFI) da Universidade Federal de Itajubá, foram obtidos os seguintes dados referentes ao desempenho do carrinho utilizado, exibidos nas tabelas abaixo:

         

Tabela 1 – Tempos obtidos pelo carrinho ao percorrer o trajeto

Posição (cm)	Tempo(s)
20	0
40	0,25
60	0,43
80	0,57
100	0,70
120	0,82
140	0,94
160	1,07
180	1,19

Fonte: Autoria própria  

Tabela 2 – Velocidade obtida pelo carrinho ao percorrer o trajeto  

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