Roteiro do experimento de dinâmica

Colégio Pedro II – Campus Centro

Laura Kobler – 14

Margarida Andrade – 22

Mariane Barbosa – 23

Mylena Fernandes – 24

Turma 1207

 

Relatório do experimento de dinâmica

 

 

Os alunos realizaram um experimento no laboratório de física do colégio que será relacionado com o conteúdo de dinâmica e cinemática aprendido em física no segundo ano. O sistema consistia em dois blocos, A e B, ligados por uma corda em uma roldana. O bloco B estava apoiado na superfície de uma mesa com um peso em cima com o objetivo de fazer com que o sistema permanescesse em repouso. A corda ligada à B passava pela roldana e era ligada à A, que estava pendurada a alguns centrímetros do chão.

Quando o peso era retirado de cima de B, o peso do bloco A fazia com que fosse para baixo, atingindo o chão. Devido ao movimento de A, o bloco B percorria a mesma distância com a mesma aceleração sobre a mesa, porém, percorria mais uma determinada distância “x” (pelo princípio da inércia) até que parava devido ao atrito.

Realizamos o experimento citado e encontramos os seguintes valores:

Altura “h”: 45cm

Tempo: 0,398s

Distância percorrida por B: 56cm

Massa de B: 105g

Massa de A: 87g

Aceleração da gravidade: 9,8m/s²

Temos como objetivo determinar o coeficiente de atrito (µ), comparar a aceleração teórica com a experimental e analisar a propagação de erros em experimentos. Para isso iremos realizar os seguintes passos:

1) Usar as Leis de Newton para deduzir a em função de g e da massa de A e B.

T = mA . a

mA . g – T = mA . a

 

T – Fat = mB . a

T – µ . mB . g = mB . a

 

mA . g – µ . mB .g = mB . a + mA . a

g (mA – µ . mB) = a (mB + mA)

a = g (mA – µ . mB / mB + mA)

 

2) Usar a Eq. de Torricelli para deduzir a velocidade de B quando A toca o chão.

V² = Vo² . 2 . a . ΔS

V² = 2 .  h . g (mA – µ . mB / mB + mA)

 

3) Usar as Leis de Newton para deduzir a’ em função de µ e da massa de B.

Fat = mB . a’

µ . mB . g = mB . a’

a’ = µ . g

 

4) Escrever as eq. do MUV  para a massa de B parar até percorrendo a distância x.

ΔS = Vo . t + a . t² / 2

x = V . t – µ . g . t² / 2

 

5) Isolar o t da eq. Da velocidade e substituir na eq. da posição.

V(t) = Vo + a . t

0 = V – µ . g . t

t = V / µ . g

 

6) Substituir a velocidade final do primeiro na inicial do segundo movimento.

ΔS = V . t + a . t² / 2

x = ( V . V / µ . g ) – µ . g . V² / 2 . µ . g²

x = V² / µ . g – V² / 2 ( µ . g )

x = V² / 2 . µ . g

 

7) Reescrever a eq. para que µ fique em função de x, h e massa de A e B.

µ = mA . h / x ( mA + mB) + mB . h

 

Cálculo do µ

µ = (45 ± 0,1) (87 ± 1) / (56 ± 0,1) (87 ± 1 + 105 ± 1) + (105 ± 1) (45 ± 0,1)

µ = 0,2529 ± 0,0064

 

8) Deduzir a expressão de aceleração de queda em função de h e t.

h = a . t² / 2

a = 2 . h / t²

 

9) Comparar o valor do a experimental com o a teórico.

Valor de a teórico:

a = 9,8 (87 + 0,25 . 105) / 105 + 87

a = 3,0982 m/s²

 

Valor de a experimental:

a = 2 . 0,45 ± 0,1 / 0,398 ± 0,001

a = 5,6816 ± 1,328 m/s²

 

Quando comparadas as acelerações foram muito diferentes. Devemos isso a falta de instrumentos precisos de medição e arredondamentos feitos nos cálculos.