RELAÇÃO ENTRE MASSA E ACELERAÇÃO

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IFCE – INSTITUTO FEDERAL DO CEARÁ

LICENCIATURA EM MATEMÁTICA

CARLOS VINÍCIUS CALISTO DOMINGOS DA SILVA

RELATÓRIO DE FÍSICA 1: RELAÇÃO ENTRE MASSA E ACELERAÇÃO

PROF. WILAMI TEIXEIRA DA CRUZ

JUAZEIRO DO NORTE – CEARÁ

08/05/2017

1. OBJETIVOS

• Facilitar o estudo do movimento de um corpo em condições que se aproximam de um sistema sem atrito;
• 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, comprovando assim a segunda lei de Newton, que afirma que “a aceleração que um corpo adquire é diretamente proporcional à resultante das forças que atual sobre ele e tem a mesma direção e sentido desta resultante”.

1. INTRODUÇÃO

A Segunda Lei de Newton, possui como definição que a força resultante sobre um corpo é igual ao produto da massa do corpo pela aceleração, isto é, Fr = m × a, onde m é a massa do corpo (em kg) e a é a aceleração (em m/s2). É notório 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 ou Lei da Inércia). É importante mencionar que essas grandezas vetoriais possuem a mesma direção e sentido. Assim, foi possível verificar, através de experimentos, que o valor da inércia de um corpo está diretamente relacionado à sua massa, ou seja, quanto maior for a massa, maior será a inércia e quanto menor a massa, menor a inércia. Com base nesse conhecimento, foi realizado uma aula prática, para que pudesse ser demonstrado concretamente a Segunda Lei de Newton.

1. MATERIAIS E MÉTODOS

• 01 trilho de 120 cm;
• 01 cronômetro digital multifunções com fonte DC 12V;
• 01 sensor fotoelétrico com suporte fixador (S1);
• O1 fixador de eletroímã com manipulo;
• 01 Y com final de curso com roldana raiada;
• 01 suporte para massas aferidas 9g;
• 01 massa aferida 10g com furo central 2,5mm;
• 02 massas aferidas 20g com furo central 2,5mm;
• 01 massa aferida 10g com furo central 5,0mm;
• 02 massas aferidas 20g com furo central 5,0mm;
• 01 unidade de fluxo de ar;
• 01 cabo de força tripolar 1,5m;
• 01 carrinho para trilho de cor preta;
• 01 pino para carrinho para interrupção do sensor;
• 03 porcas borboletas;
• 07 arruelas lisas;
• 04 manípulos de latão 13mm;
• 01 pino para carinho com gancho;
• 01 pino para carinho com pitão;
• 01 mola para MHS;

1. PROCEDIMENTOS

Para a realização desse experimento foi necessário a utilização de um sistema composto por um trilho de fluxo de ar e sensores para medidas de tempo, além de um carrinho para deslizar no trilho e um peso colocado na ponta do fio, segundo o esquema abaixo:

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Após o equipamento devidamente montado, com a ajuda de uma balança, anotou-se a massa do carinho Mc = 0,214 Kg, a massa do porta-peso equivale a 8 g, acrescentou-se aos pinos do carrinho duas massas de 20 g. Em seguida suspendeu-se no porta-pesos as duas massas de 20 g, que com a massa do mesmo obteve-se a Ms = Mpeso + Mporta-pesos → Ms = 40 + 8 = 48 g → Ms = 0,0480 kg, o que resultou em uma força aceleradora obtida pela fórmula:

P = 0,0480 × 9,81 → P = 0,470 N

Com isso o sistema obteve uma massa total igual à soma das massas acrescentada (Ma), suspensa(Ms) e do carrinho(Mc), de acordo com a seguinte fórmula:

M = Ms + Mc + Ma → M = 0,0480 + 0,214 + 0,000 → M = 0,262 Kg

O primeiro sensor encontrava-se localizado a X = 0,100 m dispara o cronômetro, posicionou-se o seguinte em X1 = 0,307m, sendo que este se encontrava conectado ao terminal S1 do cronômetro, tal deslocamento foi medido entre o pino central do carrinho e o centro do sensor. Posicionou-se os outros sensores em X2 = 0,200 m; X3 = 0,300 m; X4 = 0,400 m e conectou-se os cabos aos terminais S2, S3 e S4 do cronômetro.

O deslocamento é diretamente proporcional ao quadrado do intervalo tempo quando se refere a X0 = 0 e V0 = 0, devido a essa proporcionalidade o segundo intervalo de tempo tem que ser o dobro do primeiro intervalo de tempo.

Ligou-se o eletroímã à fonte de tensão variável deixando em série a chave liga/desliga, o cronômetro foi zerado e em seguida desligou-se o eletroímã liberando o carrinho, anotou-se os intervalos de tempos registrados no cronômetro com as referentes transferências de massa do carrinho para o porta-pesos para a realização dos cálculos necessários. Estão expostos na tabela abaixo os intervalos de tempo registrados no cronômetro.

∆X (m)	M (kg)	Fr (N)	T (s)	a (m/s2)	M × a (N)
0,100	0,262	0,470	0,361	1,534	0,402
0,200	0,491	1,659	0,435
0,300	0,597	1,683	0,441
0,400	0,685	1,705	0,447

Média: a = 1,645 m/s2                Fr = 0,431 N

Em seguida fizemos o mesmo procedimento, só que agora com um peso de 60 g acrescentado ao carinho. Com isso, nossa massa do carinho sofre alterações e agora passar a ser Mc = 0,274 kg, a nossa massa suspensa permanece constante, ou seja, Ms = 0,0480 kg, a Força Resultante (Fr) também permanece a mesma, ou seja, Fr = 0,470 N. Com isso, agora obtemos um novo resultado para a massa total;