Segunda lei de Newton - Normal durante o movimento

Movimento em um elevador
Nesta atividade você vai utilizar a 2a lei de Newton para descobrir como se comporta a força
normal em um passeio de elevador. Depois você medirá a força normal e irá comparar se o que
encontrou a partir da 2a lei de Newton concorda com o que você mediu. Essa é uma forma de
testarmos a validade da 2a lei de Newton.
I. Pensando sobre o movimento em um elevador
1. Vá até o elevador, suba do 2º ao 7º andar e desça novamente ao 2º.
2. Tente esboçar o gráfico de posição em função do tempo para seu movimento, desde
que a porta fechou e o elevador começou a subir até que o elevador parou e a porta
se abriu. Deixe claro qual é o referencial de posição que você está utilizando.
3. Indique no seu gráfico os cinco instantes durante a subida:
a) O elevador está parado e a porta se fechando.
b) O elevador começa a se mover para cima, aumentando sua velocidade.
c) O elevador atinge a velocidade máxima e se move para cima com velocidade
constante.
d) O elevador começa a frear, se movendo para cima e diminuindo a velocidade.
e) O elevador para e a porta está se abrindo.
(Denominaremos esses instantes de Instantes AE no restante do roteiro.)
4. Esboce o gráfico de velocidade em função do tempo, indique os Instantes AE.
5. Esboce o gráfico de aceleração em função do tempo, indique nele os Instantes AE.
6. Identifique, dentre os Instantes AE qual(is) tem(têm):
a) aceleração máxima positiva,
b) aceleração máxima negativa,
c) aceleração nula.
7. Esboce o gráfico de força resultante em função do tempo, indique os Instantes AE.
8. Desenhe você dentro do elevador e represente o diagrama de forças e a possível força
resultante, faça isso separadamente para cada um dos Instantes AE. Deixe claro em
cada desenho qual das forças é maior. Apresente suas conclusões à professora
(Há um exemplo resolvido no livro “Fundamentos de Física 1”, do Halliday, na seção
2.5, que pode te ajudar nessa tarefa. Só recorra a ele se tiver muita dificuldade.)
II. Medindo a força normal e a aceleração durante o percurso
1. Vá até o elevador com uma balança, um acelerômetro (aplicativo de celular) e um
objeto que ficará apoiado sobre a balança.
2. Apoie o objeto sobre a balança e vá do 2º ao 7º andar, filme o visor da balança
durante o percurso, desde antes da porta se fechar no 2º até a porta se abrir no 7º.
Observe os valores marcados e tente compreendê-los.
3. Faça o mesmo trajeto medindo a aceleração durante o trajeto com um acelerômetro.
III.
Calculando a força normal através da aceleração medida e da
2ª lei de Newton
1. Tendo as medidas da aceleração em função do tempo, reveja cuidadosamente o
esboço de todos os seus gráficos e corrija o que for necessário.
2. Calcule a força resultante, o peso e a normal em cada um dos instantes AE. Para isso
você vai utilizar os valores de aceleração medidos e a 2ª lei de Newton.
IV.Medindo a força normal ao longo do trajeto com uma balança
A partir dos valores medidos pela balança, calcule a força normal nos Instantes AE.
Lembre-se que a balança não mede nosso peso nem nossa massa, ela mede a força
normal, mas em unidades de quilograma-força. Para converter essa medida para
Newtons, basta multiplicá-la pela aceleração da gravidade, g=9,8 m/s2.
V. Comparando os resultados
Compare os valores calculados da força normal no item (III) através das medidas da
aceleração e da 2ª lei de Newton com os valores medidos através da medida da
balança no item (IV). Registre suas conclusões.