Verificar O Princípio Fundamental Da Dinâmica

1. Estudo da Segunda Lei de Newton

2. Objetivos

Verificar o princípio fundamental da dinâmica

3. Introdução

A segunda lei de Newton, também chamada de princípio fundamental da dinâmica afirma que a força resultante em uma partícula é igual a razão do tempo de mudança do seu momento linear em um sistema de referência inercial:

onde é a força resultante aplicada, m é a massa (constante) do corpo e é a aceleração do corpo. A força resultante aplicada a um corpo produz uma aceleração a ela diretamente proporcional.

Em casos de sistemas à velocidades constantes e massa variável, a exemplo um fluxo constante de calcário caindo sobre uma esteira transportadora em indústrias de cimento, a velocidade pode ser retirada da derivada e a força horizontal sobre a esteira pode ser determinada como:

.

onde é a velocidade constante da esteira e é a taxa temporal de depósito de massa sobre esta.

Em casos mistos onde há variação tanto da massa como da velocidade - a exemplo do lançamento do ônibus espacial, ambos os termos fazem-se necessários.

A segunda lei de Newton em sua forma primeira, , ainda é válida mesmo se os efeitos da relatividade especial forem considerados, contudo no âmbito da relatividade a definição de momento de uma partícula requer alteração, sendo a definição de momento como o produto da massa de repouso pela velocidade válida apenas no âmbito da física clássica.

4. Equipamentos

• Trilho de ar: Consiste em um trilho com orifícios laterais por onde o ar, proveniente de um compressor escapa. O “colchão de ar” que se forma impede o contato entre as superfícies, eliminando o atrito. Portas fotoelétricas, adicionadas pela passagem de uma haste conveniente presa ao carinho ligam/desligam o cronômetro digital múltiplo com que se fazem as medidas de tempo.

• Carrinho deslizante:

• Sensores fotoelétricos: Os sensores fotoelétricos, também conhecidos por sensores ópticos, manipulam a luz de forma a detectar a presença do acionador que na maioria das aplicações é o próprio produto a ser detectado.

• Gerador de fluxo de ar: É o componente responsável por criar o fluxo de ar dentro do tubo e permite que o ar, ao sair pelos orifícios do trilho, crie o “colchão de ar”. E é através da mangueira que esse fluxo de ar chega do gerador de fluxo até o trilho de ar.

• Chave inversora: Utilizada na inversão do sentido da corrente elétrica em um circuito CC e como chave liga/desliga geral em circuitos elétricos.

• Cronômetro digital: Cronometra o tempo nos quatro instantes, pela função escolhida.

5. Procedimentos Experimentais e Obtenção de dados

Iniciamos as atividades montando os equipamentos que seriam utilizados para o estudo da segunda lei de newton, colocou-se o carro sobre o trilho de ar, ajustou-se as posições dos sensores no trilho, as quais deveriam ter 100,00 milímetros do centro do carro ate