Trilho de ar leis de newton

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trabalho de física em trilhos de ar

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Trilho de ar leis de newton

  1. 1. Resumo: A importância de se estudar as Leis de Newton a partir de modelosmais simples é fundamental, um exemplo disso é o trilho de Ar, que apresentade forma mais clara o estudo da dinâmica de sistemas, é importante ressaltarque a aplicação da Segunda Lei de Newton explica fenômenos que ocorremem nosso cotidiano, e no caso do Trilho de ar não é diferente, os “carrinhos”passam sobre o trilho com aceleração constante devido ao peso do corposuspenso na extremidade do fio, sendo assim é possível determinarexperimentalmente a aceleração gravitacional local, calcular esta aceleraçãoadquirida por um sistema sob a ação de uma força constante, também verificarque a aceleração adquirida por um corpo sob ação de uma força constante éinversamente proporcional à massa do corpo. Os gráficos e cálculos mostrarãoa aceleração das massas sobre o “carrinho”.
  2. 2. 1. Introdução: Este experimento compreende a dinâmica de um Trilho de Ar, determinando a massa do sistema através das leis de Newton, que explicam vários comportamentos relativos ao movimento físico, porém o foco desta pesquisa será a segunda lei, a Lei da Dinâmica.1º Lei – InérciaA Lei da Inércia trata dos corpos em equilíbrio, afirmando que quando as forçasatuantes em um corpo se anulam, ele permanecerá em repouso ou emmovimento retilíneo uniforme. Inércia pode se definir como uma resistêncianatural dos corpos a alterações no estado de equilíbrio.2º Lei – Principio Fundamental da DinâmicaAtravés da Lei da Dinâmica é possível medir a aceleração de um corpo se domesmo for conhecida a massa e a força resultante aplicada, que são duasgrandezas intimamente ligadas, seguindo a expressão: Fr = m . aOnde m é a massa do corpo e a é a aceleração. Note que quando a forçaresultante é nula então não há aceleração e o corpo está em um movimentoretilíneo uniforme sem a ação de forças (1º Lei de Newton Lei da Inércia).A aceleração é uma grandeza vetorial definida pela cinemática como sendo ataxa de variação da velocidade em função do tempo. Quando um sistemaapresenta aceleração constante, o módulo da mesma é dado por: Em geral, a o módulo da aceleração instantânea é dado por:
  3. 3. A Lei da Dinâmica é válida mesmo se os efeitos da relatividade especial foremconsiderados, contudo no âmbito da relatividade a definição de momento deuma partícula requer alteração, sendo a definição de momento como o produtoda massa de repouso pela velocidade válida apenas no âmbito da físicaclássica. Unidades de força e massa no Sistema Internacional. Força - Newton (N). Massa - quilograma (kg)3º Lei - Principio da Ação e ReaçãoSegunda a Lei Ação e Reação à força representa a interação física entre doiscorpos distintos ou partes distintas de um corpo, se um corpo A exerce umaforça em um corpo B, o corpo B simultaneamente exerce uma força de mesmamagnitude no corpo A, ou seja, ambas as forças possuem mesma direção,contudo sentidos opostos.A forma simples de se entender é que a força é a expressão física da interaçãoentre dois entes físicos, há sempre um par de forças a agir em um par deobjetos, e não há força solitária sem a sua contra-parte. As forças na naturezaaparecem sempre aos pares e cada par é conhecido como uma par ação -reação.2. Materiais e Métodos  Materiais Utilizados: Trilho de ArO equipamento Colchão de Ar também conhecido como Trilho de ar, é um tuboque recebe um fluxo contínuo de ar e o deixa escapar por pequenos furosalinhados sobre uma linha imaginária. Este equipamento favorece estudosmais relevantes como a análise da quantidade de movimento e suaconservação em sistema com mais de um corpo em movimento, também para
  4. 4. exemplos de queda livre, conservação ou não da energia mecânica, parachoques (elásticos, inelásticos), etc. Trilho de Ar Cronômetro Digital
  5. 5. Gerador de fluxo de Ar Anilhas
  6. 6. Anilhas  Descrição do Experimento:1. Posicionar os sensores;3. Ligar o zerar os cronômetros;4. Colocar o carrinho no trilho com o gerador de fluxo de ar acionado, poucoantes do primeiro sensor;5. Colocar a primeira anilha no fio da extremidade e fazer o teste, colocar asegunda junto a primeira e realizar o teste e assim sucessivamente até oquinto.6. Após o final do processo o cronômetro registra o intervalo de tempo que ocarrinho percorre entre um sensor e outro, e através destes dados para calcula-se a aceleração do carrinho no momento que este passou com os pesosdiferenciados.
  7. 7. 3. Resultados e Análise dos Resultados  Análise dos Resultados Tabela de Medidas Tabela 01 x0 x1 x2 x3 x4 x(m) 0 200 300 400 500 t(s) 0 0,600 0,752 0,882 0,997 t²(s)² 0 0,36 0,566 0,777 0,94 M = 50 g Ma = 0,43 kg Mb = 0,06 kg Pb = 0,06 x 9,8 = 0,59 N tg(a) = Cateto Oposto Cateto Adajcente tg(a1) = 0,58 0,300 tg(a1) = 1,93 Tabela 02 x0 x1 x2 x3 x4 x(m) 0 200 300 400 500 t(s) 0 0,377 0,471 0,566 0,644 t²(s)² 0 0,142 0,221 0,32 0,414 M = 100 g Ma = 0,38 kg Mb = 0,11 kg Pb = 0,11 x 9,8 = 1,08 N tg(a) = Cateto Oposto Cateto Adajcente tg(a2) = 0,27 0,300 tg(a2) = 0,90
  8. 8. Tabela 03 x0 x1 x2 x3 x4 x(m) 0 200 300 400 500 t(s) 0 0,355 0,446 0,514 0,579 t²(s)² 0 0,126 0,198 0,264 0,335M = 150 gMa = 0,33 kgMb = 0,16 kgPb = 0,16 x 9,8 = 1,57 Ntg(a) = Cateto Oposto Cateto Adajcentetg(a3) = 0,21 0,300tg(a3) = 0,70 Tabela 04 x0 x1 x2 x3 x4 x(m) 0 200 300 400 500 t(s) 0 0,307 0,380 0,444 0,499 t²(s)² 0 0,094 0,144 0,197 0,249M = 200 gMa = 0,28 kgMb = 0,21 kgPb = 0,21 x 9,8 = 2,06 Ntg(a) = Cateto Oposto Cateto Adajcentetg(a4) = 0,15 0,300tg(a4) = 0,50
  9. 9. Tabela 05 x0 x1 x2 x3 x4 x(m) 0 200 300 400 500 t(s) 0 0,288 0,353 0,41 0,461 t²(s)² 0 0,082 0,124 0,168 0,212M = 250 gMa = 0,23 kgMb = 0,26 kgPb = 0,26 x 9,8 = 2,55 Ntg(a) = Cateto Oposto Cateto Adajcentetg(a5) = 0,14 0,300tg(a5) = 0,46Gráfico 06Tg(a) = Cateto Oposto Cateto Adajcentetg(6) = 0.387 = massa 1,470tg(6) = 0,283Ԑ =0,283 - 0,491 . 100 = 0,22 . 100 = 0,70,283 0,283
  10. 10. 4. Conclusão Através deste experimento conclui-se que, o colchão de ar é um instrumento simples, que minimiza as forças de atrito do trilho, no entanto desconsideramos a ação do atrito, da resistência do ar e de outras eventuais forças resistentes ao movimento, com isso resultou que o módulo dessa aceleração foi maior do que o módulo da aceleração obtida através do estudo dos dados experimentais que refletem a situação real, uma vez que as forças resistentes estiveram presentes nos dados analisados. Portanto o que se pode analisar do sistema é que o carrinho foi acelerado devido à ação da tração no fio ocasionada pelo peso do corpo suspenso na extremidade do fio. Sabendo que só há aceleração quando uma força atua no sistema, se o corpo suspenso tocasse o chão, a força normal anularia seu peso que anularia a tração no fio e a resultante do sistema se tornaria nula, o que deixaria o carrinho numa situação de movimento retilíneo uniforme, ou seja, com velocidade constante, já que não haveria aceleração.
  11. 11. 5. Bibliografia http://translate.google.com.br/translate?hl=ptBR&langpair=en%7Cpt&u=htt p://www2.selu.edu/Academics/Faculty/rallain/plab193/page1/page27/page 27.html http://pt.wikipedia.org/wiki/Leis_de_Newton

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