será necessário uma força para que um corpo se mova?

ACTIVIDADE LABORATORIAL – FÍSICA 11.º ANO – ALF 1.3 SERÁ NECESSÁRIO UMA FORÇA PARA QUE UM CORPO SE MOVA? O que se pretende Verificar experimentalmente que para que um corpo se movimente não é imprescindível existir uma força. Através do estudo do movimento de um corpo que que se move em linha reta num plano horizontal, sujeito a uma resultante de forças diferente de zero, e da observação de qual a alteração deste movimento quando a resultante das forças passa a ser nula. Para tal ir‐se‐á recorrer a uma montagem experimental constituída por um carrinho que se move sobre um plano horizontal ligado por um fio a um corpo (massa) que cai na vertical. O fio que passa na gola de uma roldana deve ter um comprimento tal que permita a análise do movimento do carrinho na horizontal quando o fio deixa de estar em tensão. A fim de se determinar se existem ou não alterações no movimento vão se medir os valores de velocidade em diferentes pontos do percurso, recorrendo a um sensor de movimento ligado a um sistema de aquisição e tratamento de dados. Verificar significados Forças que actuam no carrinho durante o movimento Antes da massa M atingir o chão: FR
T Fg,C
T Fg,M
1 ACTIVIDADE LABORATORIAL – FÍSICA 11.º ANO – ALF 1.3 Por aplicação da 2ª Lei de Newton ao carrinho: ,
,C
C
C
M
C
M
C
Movimento retilíneo uniformemente acelerado, cuja aceleração será tanto maior quanto a massa M utilizada. Depois da massa M atingir o chão: FR
Fg
A resultante das forças que actuam no carrinho: ,
,C
0 Pela Lei da Inércia o carrinho depois de a massa M atingir o chão descreve um movimento retilíneo uniforme (movimenta‐se com uma velocidade que não varia nem na sua magnitude nem na sua direção). Lista de material e reagentes Descrição Sensor de movimento Xplorer GLX da PASCO Carrinho Massa de 15 g Massa de 20 g Roldana com suporte de fixação Fio Quantidade 1 1 1 1 1 1 1 2 ACTIVIDADE LABORATORIAL – FÍSICA 11.º ANO – ALF 1.3 Procedimento 1. Efetuar uma montagem conforme ilustrado na figura abaixo, tendo o cuidado de verificar que o comprimento do fio é tal que a massa atinge o chão antes do carrinho chegar ao fim da mesa. Xplorer Sensor movimento Massa
Figura 1
2. Largar o carrinho e simultaneamente ligar o sensor, tendo o cuidado de verificar que a posição relativa de ambos permite ao sensor efectuar as respectivas medições. 3. Repetir o ensaio com a outra massa. 3 ACTIVIDADE LABORATORIAL – FÍSICA 11.º ANO – ALF 1.3 Resultados 0,7
Velocidade (m/S)
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Tempo (s)
Gráfico 1 Velocidade em função do tempo com a massa de 20 g. 0,600
Velocidade (m/s)
0,500
0,400
0,300
0,200
0,100
0,000
0,000
0,500
1,000
Tempo (s)
1,500
2,000
Gráfico 2 Velocidade em função do tempo com a massa de 15 g. Conclusões Os resultados obtidos não foram os previstos, pois era esperado que depois da massa atingir o chão o carrinho prosseguisse o seu movimento com velocidade constante, uma vez que nessa situação a resultante das forças que atuaria neste era nula (Lei da Inércia). Tal não se verificou muito provavelmente devido à ação força de atrito exercida pela superfície da mesa sobre o carrinho, resultando então, que a partir do 4 ACTIVIDADE LABORATORIAL – FÍSICA 11.º ANO – ALF 1.3 instante em que o carrinho deixou de estar sujeito à ação da força de tensão o seu movimento passou a ser retilíneo uniformemente retardado (resultante das forças com direção oposta à do movimento). Como melhorias a introduzir na montagem experimental, para evitar o sucedido, refiram‐se o untar as rodas do carrinho com um óleo ou então realizar a experiência sobre uma calha de plástico ou de metal polido. 5