Proposta para Experiência Eletiva

Nome: Rodrigo Corrêa Rangel
Nome: Yang Boo Ruy
5144730
5661640
Professor: Ewout ter Haar
Proposta para Experiência Eletiva:
Segunda Lei de Newton e gravidade
1. Objetivo
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Verificar que a aceleração adquirida por um corpo sob a ação de uma força
constante corresponde a segunda lei de Newton.
Verifcar a aceleração da gravidade g pela experiência.
2. Método
Considere os dois corpos de massa M e m na figura 1 abaixo. Eles estão
ligados entre si por meio de uma fita muito leve, e inextensível. Com esta
montagem as acelerações de M e m terão o mesmo módulo.
Figura 1. Esquema
Na ausência de atrito entre as superfícies, o módulo da aceleração de cada
um dos corpos deverá ser:
sendo g o módulo da aceleração da gravidade.
Demonstração desse resultado. Ele decorre da Segunda Lei de Newton, quando
aplicada a cada um dos corpos isoladamente.
3. Equipamento
Usaremos um trilho de ar como na figura abaixo. No trilho há orifícios laterais por
onde o compressor faz sair ar comprimido, formando um colchão de ar, e este
impede o contado entre as superfícies, eliminando o atrito.
Um carrinho de massa M e 5 bolinhas de massas m, que serão trocadas em
ordem crescente para puxar o carrinho.
Um fio de massa pequena despresível e inextensível para ligar o carrinho e a
bolinha.
Acima do trilho estará esticado um fio, ligado a um faiscador; um arame preso ao
carrinho e quase tocando o fio descarregará periodicamente sobre uma fita de
papel especial, esticada ao longo do trilho. As marcas deixadas na fita pelas
faíscas, indicam a posição do carrinho em instantes sucessivos.
figura2: trilho de ar comprimido
4. Decrição experimental
Medir a massa do carrinho e das bolinhas.
Antes de começar a experiência, simula o movimento do carrinho puxado pela
massa verificando o nivelamento do trilho e corrigir se for necessário.
Teste o faiscador. Escolha um intervalo de tempo T apropriado para as descargas
sucessivas.
Coloque o carrinho no posição inicial e mantenha ele parado usando vareda de
madeira. Instale a fita especial.
Liga o faiscador, aguarde a seguir alguns segundos, e solte o carrinho. Desligue o
faiscador apenas quando o carrinho atingir o fim do trilho.
Mude a bolinha e a altura do faíscador preso ao carrinho para evitar superposição
de marcas na fita Repita a procedimentos antes descritos.
5. Tratamento de dados
Medir as posições dos pontos sucessivos marcados na fita alternadamente para
calcular as velocidades médias do carrinho.
Considere então, que em cada instante tn o carrinho se encontra na posição xn e
que os valores de tn sejam dados por: tn=nT , onde T é o intervalo de tempo entre
faíscas sucessivas.
O valor da velocidade instantânea no instante tn será obtido calculando-se a
velocidade média entre o instante anterior tn-1 e o instante posterior tn+1 , ou seja:
que conduz ao resultado:
onde sn = xn+1 -xn-1
Para cada velocidade Vn, usamos a velocidade Vn+1 para calcular a aceleração
instantânea, e então obtendo a aceleração média para cada força de puxar
exercida pelas bolinha de massa diferentes
Usando a fórmula
, que é similiar da equação da reta Y = a.X + Yo , construir o gráfico F em função
de m, a ajustar a reta para achar aceleração da gravidade g.
Colocar a reta teórica e um gráfico de resíduos para compare com os valores
experimental.
Usando tabela de MMQ e comparar os coeficientes obtidos.