Atividade em grupo – 3ª certificação

Colégio Pedro II – Unidade Escolar Centro

Turma 2106, Ano 2010

Integrantes:

Álex – 1

Antônio – 2

Ernani – 8

Victor – 37

Licença:

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/

1)Referencial teórico

Descrição da física por trás de cada etapa

– Etapa 1, Repouso 1 –

Não há muito o que se dizer nesta etapa, já que a resultante das forças é zero e a velocidade inicial é nula. A força peso da massa que realizará movimento vertical (b1) deve ser igual à força que segura o bloco que deslizará na horizontal (b2), seja ela a força da mão puxando o bloco ou pressionando este para baixo, aumentando o atrito do bloco com a mesa, pois é essa que equilibrará o sistema.

– Etapa 2, Momento 1 –

Tem início com a liberação da força que impede o movimento, aonde se começa a entrar a tração exercida entre os blocos b1 e b2, com b1 puxando o fio com sua força Peso e o fio consequentemente puxando o bloco b2 com essa mesma força (considerando-se a inextensibilidade (inelásticidade) do fio(na idealização, óbviamente)). Há o atrito entre o bloco b2 e a mesa que retarda a aceleração provinda do Peso de b1.

– Etapa 3, Momento 2 –

Tem início com o término da etapa 2, ou seja, a chegada ao ponto em que b1 deixa de exercer trabalho no sistema, fazendo com que apenas sobre a força do atrito entre b2 e a mesa realizando trabalho.

– Etapa 4, Repouso 2 –

É o término em sí do experimento, o ponto em que o bloco b2 atinge velocidade nula.

2)Passo-a-passo

Materiais:
– 1 bloco com massa x com um imã de pouca massa (de modo que esta não atrapalhe muito no peso do bloco) para ser colocado em movimento horizontal
– 1 bloco com massa y para ser colocado em movimento vertical
– 1 fio
– 1 sistema eletromagnético ligado à um cronometro para marcar o inicio e término do momento 1.
– 1 sistema mecânico com roldanas
– 1 local em que se irá medir o coeficiente de atrito.
– 1 local para o repouso da massa menor.

Montagem:

Primeiramente prenda o fio ao bloco de maior massa do lado da mesa. Passe o fio pelas roldanas e prenda a outra ponta do fio à massa menor. Leve esta massa menor até a altura mínima que ela atingirá para marcar o local aonde o Momento 1 termina. Regule 1 dos lados do sistema cronométrico neste ponto. Leve agora a massa maior até o ponto em que esta será liberada, marque o ponto para facilitar na hora de montar e repetir o experimento. Regule o outro lado do sistema cronométrico neste ponto. Meça a distância entre estes 2 pontos encontrados. A etapa a seguir é o experimento em si.

Experimento e análise de resultados:

Libere o bloco de maior massa. O peso do bloco y (de valor conhecido) puxará o bloco b2. A força de atrito entre b2 e a mesa (Fat) retardará a aceleração do sistema, resultando em uma aceleração x em direção ao movimento, que será calculada e estará aplicada entre o ponto de início e término do Momento 1. Assim que tiver inicio o Momento 2 teremos que a única aceleração será a da Fat, portanto a resultante das forças será contrária ao movimento até o término do Momento 2. Marcada a distância obtida, repita o experimento quantas vezes julgar necessário. Calculando uma média aritmética entre os valores obtidos (tempo entre início e término do M1 e distância entre o ponto inicial e o final do M2).
Agora parte-se para a parte mais algébrica do experimento, a análise de resultados. Seguindo a análise teórica do cálculo do coeficiente de atrito do grupo ( http://aprendendofisica.pro.br/alunos/index.php/1A-cp2-2010/mini-roteiro-experimental-referente-ao-trabalho-da-2o-cert-de-fisica ), sendo X a distância percorrida entre o início e fim do Momento 2 e eliminando o tempo t (já que este NÃO É o tempo de duração do Momento 1, e portanto não estaremos o medindo), e utilizando-se dos resultados obtidos pelo grupo teremos que:
Para os resultados obtidos pelo grupo:
aceleração no Momento 1 -> v=at -> X/t=at -> a=X/t² -> a=1,174/0,9409=1,25m/s²
velocidade no inicio do Momento 2 -> v=at -> v=1,21m/s
coeficiente de atrito(μ ), adotando g=10m/s² -> x= v²/(2μ.g) -> 0,578= 1,46/2μ.10 -> μ=1,46/20.0,578 -> μ= 1,46/11,56 -> μ= 0,13

Tenha-se em mente que, embora as massas não tenham sido citadas no nosso cálculo de atrito, diferentes massas resultarão em diferentes acelerações no sistema, embora estas NÃO ALTEREM o valor de μ. Aumentando ou diminuindo as massas a velocidade inicial do Momento 2 aumentará ou diminuirá também, o que, reforçamos, não irá alterar o valor de μ.

– Para que insiste que a massa deve ser usada para se calcular μ –
A aceleração do sistema no momento 1 é |a|=m1g-m2gμ , enquanto no momento 2 é |a|=-m2gμ . Porém, se utilizarmos nosso conhecimento em cinemática a definição destas massas torna-se inútil [[PARA SE ACHAR μ]]. Se quizermos saber o módulo da Força de atrito, ou até mesmo do Peso, aí sim teremos que conhecer as massas.

 

– Dicas para quem ainda quer mais algumas –

Repita o processo algumas vezes. Busque obter a situação mais uniforme possível (nossa mesa tinha buracos, tente evitar esse tipo de coisa). Até os maiores profissionais do ramo tem de lidar com erros.

Prof. Sérgio Lima, em Tiradentes, apontando para uma da igrejas ao fundo.

Sobre Prof. Sérgio Lima

Prof. Física no Colégio Pedro II, entusiasta de aprendizagens colaborativas e de Recursos Educacionais Abertos.
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