SEGUNDA LEI DE NEWTON

SEGUNDA LEI DE NEWTON

                                                                           

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INTRODUÇÃO

De acordo com a Segunda Lei de Newton: “A força resultante que  atua sobre um corpo  é proporcional ao produto da massa pela aceleração por ele adquirida”. Essa  relação  pode ser descrita com a equação:

𝐹𝑟  =  𝑚 . 𝑎

Para a realização do experimento foram necessários os seguintes materiais: 01 trilho de ar (120cm), 01 cronometro digital multifunções com fone DC 12V, 02 sensores fotoelétricos com suporte fixador, 01 eletroímã com bornes e haste, 01 fixador de eletroímã com manípulo, 01 chave liga-desliga, 01 Y de final de curso com roldana raiada, 01 suporte para massas, 04 corpos de prova, 01 cabo de ligação conjugado, 01 compressor com mangueira de 1,5”, 01 cabo de força tripolar, 01 pino para carrinho com fixador para eletroímã, 01 carrinho para trilho de ar, 01 pino para interrupção de sensor e 01 balança.

No experimento realizado o principal objetivo é verificar a validade dessa lei através de medidas diretas e indiretas da aceleração de um corpo de prova sob a ação de uma força constante. Ao aplicar uma força sobre um objeto, imprimimos sobre ele uma aceleração que será dependente de sua massa.

Quando a resultante das forças que atuam num corpo é nula, dizemos que o corpo está em equilíbrio. Porém, de acordo com o Princípio Fundamental da Dinâmica, se a força resultante é nula, a aceleração vetorial também é nula, isto é, o corpo pode estar em repouso ou movimento retilíneo uniforme (MRU). No primeiro caso (v=0), o equilíbrio é dito estático, e no segundo (MRU), o equilíbrio é dito dinâmico.

No Sistema Internacional de Unidades, utilizamos a massa em 𝐾𝑔, a aceleração em 𝑚/𝑠² e a força em newton 𝑁.

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PROCEDIMENTOS

Medimos a massa do carrinho, do suporte e dos discos de prova separadamente, depois medimos a massa de todos os corpos juntos, com esses valores construímos a tabela 1. Para definir a posição do sensor fotoelétrico, usamos uma régua milimetrada, marcamos 30cm na posição horizontal no trilho de ar e fixamos o sensor.

Os movimentos foram feitos da seguinte forma: Ligamos o compressor para diminuir o atrito do carrinho com o trilho; o cronômetro era conectado ao sensor; quando acionávamos o botão “start” do aparelho, o carrinho se soltava da chave magnética e ao passar pelo sensor, o cronômetro parava, assim anotamos o tempo medido para cada movimento.

No primeiro movimento colocamos os discos de prova 2, 3 e 4 no carrinho e o 1 no suporte. No segundo movimento colocamos os discos de prova 1, 3, e 4 no carrinho e o 2 no suporte. No terceiro movimento colocamos os discos 1, 2, e 4 no carrinho e o 3 no suporte. No quarto movimento colocamos os discos de prova 1, 2 e 3 no carrinho e o 4 no suporte. No quinto movimento colocamos os discos de prova 3 e 4 no carrinho e os 1 e 2 no suporte. No sexto movimento colocamos os discos de prova 1 e 2 no carrinho e os 3 e 4 no suporte.

Com esses valores, fizemos os cálculos e construímos a tabela 2. Com os valores da tabela, através do programa SciDAVis, fizemos um gráfico da Força Peso em função da Aceleração e foi definido o seu coeficiente angular.

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ANÁLISES E RESULTADOS

Conforme explicitado no procedimento, a tabela 1 informa a medida de cada item utilizado no experimento, sempre levando em conta a incerteza da balança.

TABELA 1
mc (g)	ms (g)	m1 (g)	m2 (g)	m3 (g)	m4 (g)	mr (g)	∆m (g)
213	8,3	9,6	20,4	20,3	20,3	291,5	0,3

LEGENDA
mc : Massa do carinho	ms : Massa do suporte	mr :Total de todas as massas	∆m : Incerteza da balança
m1 : Massa corpo de prova 1	m2 : Massa corpo de prova 2	m3 : Massa corpo de prova 3	m4 : Massa corpo de prova 4
g: Unidade de medida em gramas

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ANÁLISES E RESULTADOS

Na Tabela 2 como descrito no procedimento, encontra-se a massa de cada corpo de prova adicionado ao peso do suporte, o tempo para atingir a respectiva distância do roteiro, força peso e a Aceleração. Lembrando sempre da incerteza de cada item representado.

TABELA 2: Força, tempo e Aceleração partindo do tempo.
m (g)	∆m (g)	t (s)	∆t (s)	P (g.m/s²)	∆P (g.m/s²)	a (m/s²)	∆a (m/s²)
17,9	0,42	1,056	0,001	175	4	0,538	0,001
28,7	0,42	0,803	0,001	281	4	0,930	0,002
28,6	0,42	0,814	0,001	280	4	0,906	0,002
28,6	0,42	0,814	0,001	280	4	0,906	0,002
38,3	0,52	0,696	0,001	375	5	1,239	0,003
48,9	0,52	0,613	0,001	479	6	1,597	0,005