Lei De Newton

Justificativa

É grande a importância de se estudar as Leis de Newton apartir de modelos experimentais mais simples, como o Trilho de ar, para que assim, possamos entender a dinâmica de sistemas onde há grande número de variáveis como: atrito, resistência do ar e forças atuantes no corpo – tornando o estudo do movimento mais complexo. Além disso é importante ressaltar a aplicabilidade que possui a Segunda Lei de Newton para explicar fenômenos macroscópicos como uma maçã caindo de uma árvore, um carro derrapando em uma curva, a sensação de “ausência ou aumento de peso” que sentimos dentro de um elevador, o funcionamento de uma gangorra no parque, dentre outros fenômenos do nosso cotidiano.

• Objetivo

- Determinar experimentalmente a aceleração gravitacional local;

- Calcular a aceleração adquirida por um sistema sob a ação de uma força constante;

- Verificar que a aceleração adquirida por um corpo sob ação de uma força constante é inversamente proporcional à massa do corpo.

• Introdução

Segundo a 2ª Lei de Newton, é possível medir a aceleração de um corpo se deste mesmo for conhecida a massa e a força resultante aplicada seguindo a expressão:

Onde m é a massa do corpo e a é a aceleração. Note que quando a força resultante é nula então não há aceleração e o corpo está em um movimento retilíneo uniforme sem a ação de forças (1º Lei de Newton Lei da Inércia).

A aceleração é uma grandeza vetorial definida pela cinemática como sendo a taxa de variação da velocidade em função do tempo. Quando um sistema apresenta aceleração constante, o módulo da mesma é dado por:

Em geral, a o módulo da aceleração instantânea é dado por:

Voltando ao caso do sistema apresentar aceleração constante, podemos obter uma função horária da posição x num movimento retilíneo uniformemente acelerado:

Material utilizado;

-Maçores

-Cronômetro

-Gerador de ar

-Trilho de ar

-Carrinho

Porta Maçores

-Sensores

-Régua

-Porta Maçores

-Sensores

• Procedimento

Esboços da montagem experimental podem ser visto a seguir:

a = carrinho; b = fio; c = disparador; d = trilho de ar com trena

O Trilho de ar possui na sua superfície uma série de pequenos orifíos que permitem que um colchão de ar se forme entre o trilho e o carrinho. Este colchão de ar reduz sensivelmente o atrito, permitindo que o carrinho possa se deslocar livremente no trilho. Numa das extremidades o trilho contra com um dispositivo formado por um eletroímã e um suporte para elástico, criando um equipamente que lançará posteriormente o carrinho. Quando a chave estiver na posição ligada, o eletroímã prende o carrinho (a). Ao desligarmos a chave do eletroímã (b), acionamos também um cronômetro que passa a registrar o intervalo de tempo decorrido entre a posição inicial no lançamento e a posição do fotogate que trava o cronômetro (c).

1 = eletroímã; 2 = fotogate

A fim de determinarmos o valor da aceleração gravitacional local, e assim, da relação aceleração x massa, a massa do carrinho, e dos diversos tipos de disparadores, um diferente para cada experiência, foram determinadas através de pesagem numa balança eletrônica sensível.

Toda a experiência foi dividida em quatro sistemas, cada uma com seu respectivo disparador com massa exclusiva. Além da variação do peso do disparador, a distância do fotogate que encerra o cronômetro também era modificada, obtendo 4 distâncias diferentes entre eletroímã-fotogate. Seguindo rigorosamente o procedimento descrito no início deste tópico, foram cronometradas 5 tomadas de tempo para cada peso do disparador e distância eletroímã-fotogate diferente.

• Resultados

A massa do suporte aos pesos na extremidade do fio, tal como a dos pesos adicionados ao carrinho foram medidas e somadas de modo a se obter massa do corpo total na extremidade do fio e do carrinho com os pesos. Para iniciar as medições de