Roteiro Experimental de Física
Colégio Pedro II – 2010
Vanessa P. Cavalcanti Nº: 32 Turma: 2104
Lawrence dos S. Fernandes Nº: 18
O experimento realizado no laboratório de Física, era constituído pelos seguintes materiais:
- Um cronômetro, sendo que o mesmo estava ligado à dois sensores magnéticos de movimento;
- Um fio inextensível;
- Duas roldanas fixas (desprezam-se suas massas), uma trena, esquadros, uma superfície para a massa horizontal (no caso uma mesa) e uma para conter a massa vertical (no caso um banco);
Referencial Teórico
Através de um fio inextensível, as duas massas foram interligadas entre si, A e B (com o sistema em repouso), sendo que esse fio passa por duas roldanas, de modo que quando a massa horizontal se movia, a vertical necessariamente fazia o mesmo.
O bloco B, estava preso por uma trava, que fez com que o mesmo permanecesse em repouso, e nessa condição, de repouso, se encontrava também o bloco A. Essa situação, deve-se ao fato da atuação da 1ª Lei de Newton sobre o sistema, pois o fat do bloco B anula-se com a força peso do bloco A.
Quando se soltou essa trava, o bloco B percorreu uma distância h + x (essa medida “x”, corresponde a distancia em que ele se move desacelerando, quando a corda deixa de atuar) com isso, fez com que o bloco A percorresse uma distância h. Devemos ressaltar também, que nesse estágio do experimento, o sistema passa a se movimentar, sendo assim é importante destacar as forças que atuam sobre o mesmo, como por exemplo: a força de atrito sobre o bloco B (que é sempre contrária ao movimento), peso, tração e normal, já as do bloco A são peso e tração. Conseqüentemente, nessa caso, têm-se forças contrárias e um sistema acelerado onde há a presença do Princípio Fundamental da Dinâmica ( 2ª Lei de Newton) – A resultante das forças aplicadas sobre um ponto material é igual ao produto da sua massa pela aceleração adquirida.
Já no final do experimento, o bloco A atinge a distancia h, não se movendo mais pois lhe é colocado um limite (no caso num pote que ficava em cima de um banco), já o bloco B continuou seu movimento (situação quando a corda não está atuando), e parando devido ao fat que como já dito é contrário ao movimento, assim então o bloco traça uma distância x. Com isso, o sistema voltará ao seu estágio inicial, em repouso. Na medida em que realizamos o experimento, encontramos a distancia h = 1 m e 70 cm +/- 0,1 cm percorrida pelos dois blocos em um tempo de 93 centésimos. No entanto, percebemos que o bloco B percorreu além da distancia h, uma distancia x = 0,2 cm +/- 0,1 cm em uma pequena velocidade, na qual ocorre por decorrência da força de atrito.
Agora realizaremos as médias das grandezas T, H e X:
- (0,93 + 0,94+ 0,88+ 0,94) / 4 Tempo = 0,90 s
- (1,7 +1,6+1,3+1,1) / 4 Distância h = 1,4 m +/- 0,1
- (0,2+0,5+0,3+0,5) / 4 Distância x = 0,4 m +/- 0,1
Com os dados acima podemos calcular o coeficiente de atrito na mesa:
µ=ma.h/(ma+mb).x + mb.h
µ= 0,200 . 1,4 / (0,200 + 0,218) . 0,4 + 0,218 . 1,4
µ = 0,28 / 0,1672 + 0,3052
µ= 0,28 / 0,4724 Aproximadamente 0,6.
Aceleração Experimental:
h = at²/2
1,4 = a . 0,9² / 2
1,4 = a . 0,81/2
1,4 = a . 0,405
a = 3,45 m/s² Aproximadamente.
Aceleração Teórica:
a= (ma-µ.mb).g/ma+mb
a= ( 0,200 – 0,6 . 0,218) . 9,8 / 0,200+ 0,218
a= 0,0692 . 9,8 /0,418
a= 1,62 m/s² Aproximadamente.
Passo-a-Passo
No experimento devem conter os seguintes materiais:
- Dois blocos A e B de massas iguais ou diferentes;
- Um cronômetro, que pode ter sensores de movimento;
- Um fio que seja inextensível;
- Duas roldanas fixas (desprezam-se suas massas), uma trena, esquadros, uma superfície para a massa horizontal e uma para conter a massa vertical;
As grandezas a serem medidas:
- Tempo do deslocamento B;
- Distancias h e x;
- As duas massas dos blocos A e B;
Os resultados a serem achados a partir dos dados acima:
- Aceleração Experimental;
- Aceleração Teórica;
- Coeficiente de atrito;
Montagem e Procedimentos:
Dois blocos de massas diferentes interligados entre si por um fio inextensível enrolado em duas roldanas, são a base do experimento. Sendo que o bloco B, por exemplo, na superfície horizontal deve ser travado para que o sistema comesse em repouso, logo quando soltá-lo o sistema se tornará acelerado e com forças atuantes. O bloco A (suspenso) cujo movimento da vertical delimita h, deve ser contido por uma cadeira, banco, etc (não importando se o bloco cairá de um ponto mais baixo que o “horizonte” , no caso o da mesa, contanto que a distância percorrida por eles seja igual, e o que faz com que isso aconteça nos dois blocos é a tração).
Sendo assim, o bloco A percorre h. Já B, quando a corda deixa de atuar, o mesmo freia devido ao fat, até o sistema ficar semelhante ao início, em repouso. Essa pequena distância é x. Deve-se medir então, o tempo em que B atinge h com um cronômetro, as massas dos blocos numa balança e as distâncias h e x com régua e trena.
A partir disso é se obtêm dados suficientes para achar At, Ae e Coeficiente de atrito.
Comparação:
Há diversos fatores que diferenciam um experimento de uma simulação, porém o principal é: As medidas que são mais precisas em uma simulação e permanecem inalteradas em todo os procedimentos, já em um experimento por diversos erros, essas medidas podem vir a ser alteradas, imprecisas, os instrumentos de medição podem ter certas limitações assim como nos humanos, etc. Ou seja, isso num experimento gera uma grande imprecisão até porque o mesmo possui várias “idealizações”, não sendo compatíveis com a realidade. Devemos ressaltar também a grande diferença entre as duas acelerações, é um exemplo claro do que foi dito acima.
Dicas:
Repetir o experimento no mínimo 4 vezes, para se fazer uma média das grandezas, para alcançar um mínimo de precisão, evitar esbarrar no fio, verificar se o mesma está devidamente colocado nas roldanas, verificar se o fio está paralelo a trena, usar sensores de movimento para melhorar a precisão na medição do tempo e para finalizar, procurar não arredondar os valores nos calculos, somente no final da resolução para ficar um pouco mais preciso.
Fontes de erro do experimento:
O sensor não é ativado quando o imã passa sobre ele, pois o sensor é eletromagnético. Isso gera uma discrepância, pois o cronômetro é parado antes do momento certo.
O fio não é ideal pois ele estica.
Há uma incerteza de onde se começa a medir as distancias, pois em nosso caso foram utilizados dois instrumentos ao mesmo tempo.
Ao desprezar a massa da roldana, até porque ela possui a mesma.
Conclusão:
Concluimos que o intuito do experimento, foi mostrar a atuação das Leis de Newton e a interligação entre elas, vizando assim, fazer o estudande sair com um melhor entendimento sobre as mesmas.
