Relatorio a.L 1.2

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ndice:Objectivos2 Introduo..3 Material....7 Procedimento Experimental............8 Observaes10 Clculos.19 Crtica e Concluso.22 Bibliografia.27

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Objectivos Provar que a fora de atrito de um corpo depende da sua massa; Saber se necessria uma fora para que um corpo se mova; Verificar a 1lei de Newton; Perceber como Aristteles, Galileu e Newton entendiam o movimento; Conseguir informaes sobre posio, velocidade e tempo, ao longo de um movimento rectilneo uniformemente acelerado de um corpo, utilizando o programa Logger Lite e um sensor de movimento Go! Motion; Adquirir grficos posio-tempo atravs do programa Logger Lite; Obter grficos posio-tempo e velocidade-tempo no programa Microsoft Office Excel; Determinar a acelerao de um corpo atravs de um grfico velocidade-tempo; Calcular a fora de atrito ao longo dos movimentos descritos nesta actividade laboratorial; Comparar os resultados obtidos ao longo da actividade laboratorial.

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IntroduoNeste relatrio os resultados obtidos na actividade laboratorial sero divulgados, bem como os contra-tempos que foram encontrados ao longo dela. Como o objectivo geral era calcular a fora de atrito de um carrinho e avaliar se esta est dependente de algum factor em especial, esta actividade laboratorial foi dividida em trs partes, sendo que, na primeira, o carrinho teria ligado a ele uma massa de cem gramas (atravs de um fio de Nylon), na segunda parte, seria uma massa de cinquenta gramas e, na terceira parte, a massa do carrinho teria um acrscimo de duzentos e cinquenta gramas.

Legenda: A Roldana; B Carrinho; C Massa; D Corpo para suportar a massa; Rn Reaco normal ao plano; Fa Fora de atrito; Fg Fora gravtica; T Tenso.

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Seguindo a tese dos autores do livro 11F, Fsica e Qumica A, Fsica Bloco 2 da editora Texto, a fora de atrito de um corpo tanto maior quanto superior for a sua massa. Como a massa o factor de inrcia, ou seja, o factor que mede a resistncia que um corpo tem para alterar a sua velocidade, quanto maior for a massa, menor a possibilidade de o corpo alterar a sua velocidade, assim nunca terminar o seu movimento, a no ser que uma fora ou um obstculo o pare. A fora gravtica da massa colocar o carro em movimento, fazendo com que ele adquira uma velocidade. Neste caso, o movimento ser rectilneo e acelerado, sendo assim, o corpo ter uma velocidade no nula, logo, ele ter uma acelerao. Atravs da acelerao, possvel chegar a uma fora resultante, como afirma a Segunda Lei de Newton. Essa fora relaciona-se com a massa do carro e com a sua acelerao:

A fora resultante, neste sistema, composta por duas foras: a fora de atrito e a tenso:

Aps obtida a fora resultante, necessrio chegar fora de atrito atravs da tenso. A tenso ser calculada atravs da massa (de cinquenta ou cem gramas), cuja fora gravtica a actuar no seu centro de massa colocar o carro em movimento. A resultante de foras dessa massa (corpo

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pendente) relaciona a sua massa com a sua acelerao e, ainda a tenso com a fora gravtica. Desta vez, a acelerao e a fora gravtica so negativas, devido ao referencial escolhido:

Como a tenso a actuar no carro e na massa a mesma, j se pode calcular a fora de atrito, utilizando a massa e a acelerao do carro:

Para obter a acelerao necessrio calcul-la atravs de um grfico velocidade-tempo, depois de obter o grfico posio-tempo no programa Logger Lite. Com o intuito de obter um grfico posio em funo do tempo no programa Logger Lite, um sensor de movimento Go! Motion ser ligado ao computador para que este recolha dados sobre o movimento do carro para realizar o dito grfico. O computador apresentar um grfico posio em funo do tempo, bem como os seus dados, o tempo, a posio e ainda a velocidade do carro. Atravs desses dados ser possvel calcular a acelerao do carro durante o seu deslocamento ao longo da calha metlica, atravs do clculo do declive de um grfico velocidade em funo do tempo, apenas com os valores de quando a velocidade aumenta, pois, nesse grfico existir uma poro que demonstra que a velocidade constante, e, nessa poro, a acelerao nula.

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Assim se atinge o objectivo geral de calcular a fora de atrito do carrinho com diferentes massas. Podemos ainda saber um pouco acerca de como o movimento era entendido. Segundo o ponto de vista de Aristteles pode-mos afirmar que qualquer movimento de um objecto terrestre que no seja de queda rectilnea para a terra no natural e necessitaria de uma fora externa. O estudo de Aristteles permitiu concluir que para colocar um corpo em movimento necessrio que uma fora exterior seja aplicada sobre ele. Diz tambm que se a fora aplicada fosse retirada, o corpo parava tambm o seu movimento. Esta explicao apresenta alguns limites na medida em que esta no consegue desprezar a resistncia do meio. Galileu seguiu com as investigaes iniciadas por Aristteles, mostrando que as concluses retiradas anteriormente no estavam totalmente certas, admitindo que no movimento rectilneo uniforme no plano vertical, h uma fora com sentido contrrio do movimento do corpo, ou seja, uma fora de atrito (neste caso, a resistncia do ar). Concluiu ento que desprezando esta fora o corpo continua o seu movimento rectilneo com velocidade constante e durante um perodo de tempo ilimitado. Newton, vrios anos mais tarde, no s concordou com as concluses de Galileu como tambm as desenvolveu e enunciou as suas trs leis baseadas nas concluses que retirou. Na sua primeira lei, designada tambm por Lei da Inrcia, este diz o mesmo que Galileu, ou seja, quando a resultante de foras a actuar no centro de massa de um corpo nula, se este estiver em repouso continuar em repouso e se estiver em movimento continuar em movimento rectilneo uniforme.

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Material

1 Calha metlica (1,20m -Incerteza de 0,5mm-); 1 Carrinho (m=250,05g); Fio de Nylon (q.b.); 1 Corpo/Massa (100g)- 1Parte; 1 Corpo/Massa (50g)- 2/3Parte; 1 Corpo/Massa (250g)- 3Parte; 1 Roldana; 1 Sensor de movimento Go! Motion (incerteza: 0,00001mm) 1 Balana Scaltec (incerteza: 0,005 g); 1 Nvel; 1 Computador.

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Procedimento Experimental 1Parte

Fig.1- Montar o esquema e retirar as medidas necessrias. Fig.2- Nesta primeira experincia, colocar uma Tratar os pontos registados pelo sensor a fim de verificar de descobrir-mos a acelerao experimental e de verificarmos como varia a velocida em funo do tempo, tal como a fora de atrito. Fig.4- Colocar o carrinho sobre o plano e iniciar a detectao dos valores (sensor) ao mesmo tempo que se larga o carrinho. O sensor encontra-se ligado a um computador. massa de 100g presa ao carrinho por um fio de nylon.

Fig.3- Determinar a massa do carrinho.

2Parte Para realizar a segunda parte da experincia deve-se proceder da mesma

forma alterando-se apenas a massa que se encontra presa ao carrinho. Enquanto na primeira experincia a massa era de 100g, para realizar esta segunda parte a massa deve ser de 50g.

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3Parte Para realizar a terceira parte da experincia deve-se proceder da mesma

forma alterando-se apenas a massa do carrinho. Nesta experincia a massa presa ao carro continua a ser de 50g e deve-se acrescentar uma massa de 250g (figura 5) sobre o carrinho de modo a este ter uma massa total de 500,05g.

Fig.5- Massa (250g) acrescentada ao carrinho para alterar a sua massa inicial.

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Observaes1 Parte Grfico 1 Grfico posio em funo do tempo obtido no programa Logger Lite.

Posio (m)

Tempo (s)

Grfico 2 Grfico posio em funo do tempo relativo ao movimento do carrinho ligado a uma massa de 100g.Posio (m) 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0.00 0.50 1.00 Tempo (s) 1.50 2.00

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Grfico 3 Grfico velocidade em funo do tempo relativo ao movimento do carrinho ligado a uma massa de 100g.

1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 Velocidade (m/s) 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0.00 0.50 1.00 Tempo (s) 1.50 2.00

Grfico 4 Grfico velocidade em funo do tempo apenas com os pontos correspondentes acelerao, com o declive e R2, relativo ao movimento do carrinho ligado a uma massa de 100g.1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 Velocidade 0.80 (m/s) 0.60 0.40 0.20 0.00 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 y = 3.6081x - 2.8702 R = 0.9301

Tempo (s)

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Tabela 1 Tabela de tempo e posies correspondentes aos valores do grfico 2.

Tabela 2 Tabela de tempo e velocidades correspondentes aos valores do grfico 3.

Tempo (s)0,960000 1,000000 1,040000 1,080000 1,120000 1,160000 1,200000 1,240000 1,280000 1,320000 1,360000 1,400000 1,440000 1,480000 1,520000 1,560000 1,600000 1,640000 1,680000

Posio (m)0,169115 0,196183 0,234728 0,275675 0,323623 0,376376 0,433018 0,492876 0,553389 0,611034 0,670788 0,728536 0,787995 0,846159 0,920673 0,966305 1,022878 1,079624 1,128419

Tempo (s)0,960000 1,000000 1,040000 1,080000 1,120000 1,160000 1,200000 1,240000 1,280000 1,320000 1,360000 1,400000 1,440000 1,480000 1,520000 1,560000 1,600000 1,640000 1,680000

Velocidade (m/s)0,427138 0,753842 0,966273 1,114262 1,248522 1,357513 1,439692 1,482276 1,478397 1,471214 1,468485 1,477446 1,502453 1,569097 1,484063 1,361572 1,365269 1,402492 1,606113

Tabela 3 Tabela de tempo e velocidades correspondentes aos valores do grfico 4.Tempo (s) Velocidade (m/s)

0,96000

1,00000

1,04000

1,08000

1,12000

1,16000

1,20000

1,24000

0,42713

0,75384

0,96627

1,11426

1,24852

1,35751

1,43969

1,48227

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2 Parte Grfico 5 Grfico posio em funo do tempo obtido no programa Logger Lite.

Posio (m)

Tempo (s)

Grfico 6 Grfico posio em funo do tempo relativo ao movimento do carrinho ligado a uma massa de 50g.Posio (m) 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0.00