Atividade Experimental de Física

[pic 1]

Alice Cipriano, Ana Clara de Oliveira, Larissa Gonçalves, Luana Sabino e Rayani Hiratuca – 1° ADM ETIM

PLANO INCLINADO

Atividade experimental de Física

São Paulo

2020

ÍNDICE

• Introdução3
• Desenvolvimento4

  - Coleta de dados e análise4

  - Cálculos e gráficos5

  - Argumentação12

  - Possíveis erros e falhas13

• Conclusão14
• Bibliografia15

INTRODUÇÃO

Tratando-se do fenômeno estudado nessa atividade experimental, o Plano Inclinado, pode-se afirmar que ele descreve uma rampa (um exemplo facilmente encontrado diariamente) sendo uma superfície plana em que o seu começo e fim estão posicionados em alturas diferentes. Dessa forma, é permitido que o corpo deslize sobre ela, visto que, quando apoiado, a força peso que atua sobre o corpo na direção vertical passa a apresentar uma componente horizontal.[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

Ademais, é imprescindível citar suas variáveis que serão utilizadas nesta atividade, tais como: plano inclinado sem atrito, força peso, força normal, força resultante e leis de Newton. A força peso corresponde à força que existe sobre todos os corpos, sendo exercida sobre eles por meio do campo gravitacional da Terra. A força normal, por sua vez, tem o sentido oposto a anterior, mesmo possuindo a mesma direção, justamente para manter o equilíbrio, a qual é caracterizada por uma superfície a fim de sustentar um objeto colocado sobre ela. Agora, a resultante, é a soma vetorial de todas as forças que atuam sobre o mesmo corpo. Por fim, temos as três Leis de Newton: Lei da Inércia (todo corpo que está em movimento ou parado tende a permanecer assim, a menos que haja forças aplicadas sobre ele que o forcem a parar/movimentar), Lei da Sobreposição de Forças (o módulo da aceleração produzida sobre um corpo é diretamente proporcional ao módulo da força aplicada sobre ele e inversamente proporcional à sua massa) e Lei da Ação e Reação (a toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade).

Contudo, o experimento apresentado proporcionará um melhor entendimento deste assunto na Física, bem como a realização dos cálculos através das fórmulas mostradas.

DESENVOLVIMENTO

• Coleta de dados e análise

• Caso 1

Massa do corpo: 0,565kg

Gravidade: 10m/s2

Ângulo formado pelo plano inclinado: 20ᵒ

Cosseno 20ᵒ: 0,93

Seno 20ᵒ: 0,34

• Caso 2

Massa do corpo: 0,565kg

Gravidade: 10m/s2

Ângulo formado pelo plano inclinado: 30ᵒ

Cosseno 30ᵒ: 0,8

Seno 30ᵒ: 0,5

• Caso 3

Massa do corpo: 0,565kg

Gravidade: 10m/s2

Ângulo formado pelo plano inclinado: 45ᵒ

Cosseno 45ᵒ: 0,7

Seno 45ᵒ: 0,7

Ao coletar e analisar os dados, vemos que podemos utilizar essas variáveis para encontrar os valores de outras, como, por exemplo, o valor da força peso, que se dá a partir da fórmula P=m.g, multiplicando a massa (0,565kg) pela gravidade (10m/s2), que são iguais em todos os caos. A partir dos valores do cosseno – 0,93 no caso 1, 0,8 no caso 2 e 0,7 no caso 3 – conseguimos encontrar o valor da Força Normal, que se encontra através da fórmula P.cosƟ, onde P=peso. Com o seno – 0,34 no caso 1, 0,5 no caso 2 e 0,7 no caso 3 – é possível encontrar o valor da aceleração do movimento, calculada a partir da fórmula g.SenƟ = a, de uma forma simplificada, onde g = gravidade.

• Cálculos e gráficos

O experimento foi feito três vezes, mudando o ângulo do plano inclinado, serão chamados de caso 1, caso 2 e caso 3, sendo que em cada um serão analisados e efetuados cálculos para descobrir sua força normal e a força resultante.

• Caso 1

O primeiro caso, o ângulo é de 20º e podemos representar seu modelo da seguinte forma:

[pic 9]

Sendo que Py = FN(força normal) e que consiste em Py = P. CosƟ onde P = peso, a força normal é a força que o plano faz no objeto e a força que o objeto faz no plano. E que Px = Fr = P. SenƟ, conseguindo por meio de Px, resolver a Força resultante, que se dá pela fórmula: Fr = m.a, sendo a = aceleração, substituindo, P. SenƟ = m. a, a força resultante é a força do movimento, a aceleração.

Como sabemos o peso se dá por P = m.g, sendo m de massa e g de gravidade. Com isso, podemos substituir novamente na fórmula de força resultante ficando m. g. SenƟ = m. a, como não há adição, são todos multiplicações, se pode cortar a massa dos dois lados, ficando então g. SenƟ= a, como geralmente se usa a g = 10, podemos substituir novamente, então a fórmula simplificada fica 10. SenƟ = a.  

Depois que já temos ciência das fórmulas, vamos aplicá-las em nossos casos.

Nesse caso, o ângulo é 20º, a massa do dicionário é 0,565 Kg. Adotaremos também g = 10, cosseno de 20º = 0,93 e seno de 20º = 0,34. O modelo ficando da seguinte forma:

[pic 10]

Começaremos calculando a Força Normal, a partir da fórmula Py = P.cosƟ, então Py = m.g.cos5º, ficando Py = 0,565 . 10. 0,93, resultando em Py = 5,2545N.

Agora, por fim, calcularemos a Força resultante, utilizando a forma simplificado que mencionamos anteriormente: 10. SenƟ = a, ficando assim 10.0,34 = a, que resulta em a = 3,4 m/s^2.

• Caso 2

Dessa vez, o ângulo é de 30°, representado pela foto a seguir:

Nesse caso, adotaremos cosseno de 30° =0,8, seno de 30° = 0,5 e g = 10.[pic 11]

Com isso, começaremos também calculando a Força Normal, com a fórmula Py = P. CosƟ, então Py = m. g. Cos30°, ficando Py = 0,565. 10. 0,8, resultando em Py = 4,52 N.