Relatório – Leis de Newton – 3ª certificação

Turma: 2102
Grupo:  
Breno Pusceddu – 4 
Diogo Vital – 6
Ivo Figueiredo – 10
Tayná Teodoro – 28

Introdução:
De acordo com o nosso mini-roteiro experimental, o grupo foi ao laboratório de física para montar um sistema no qual verificaríamos o μk, ou seja, o coeficiente de atrito na situação prescrita, e no qual provaríamos que um experimento digital não fica tão bem feito quanto um experimento real.

No laboratório:
Ao chegarmos, encontramos uma roldana solta, então decidimos montar nosso próprio sistema; a prendemos na mesa (que serviu como a superfície horizontal do sistema proposto) com fita adesiva. Após essa montagem, pegamos 2 blocos de massas distintas, o fio de “nylon”, a balança, a régua e uma fita métrica.

Verificação & Pesagem:
Ao pegarmos os materiais necessários para a realização do experimento, medimos a massas dos dois blocos com a balança, e os resultados foram mA = 0,157Kg e mB = 0,286Kg, no qual o bloco A ficaria preso verticalmente e o B ficaria sobre a mesa. Encontramos algumas dificuldades ao decidir o tamanho do fio de “nylon”, pois ele deveria ter o tamanho “ideal”, pois isso influenciaria na altura que o móvel iria cair e o bloco B deveria deslizar evitando a interferência no sistema, este ficou numa distância de 1,11m da roldana.

Cálculos & Resultados:
Antes de realizar enfim o experimento, medimos em quantos metros o bloco B estaria, com o fio de “nylon” esticado e o bloco A estando ao chão, estaria a 0,51m da roldana. Ao concluirmos a montagem, e as medições colocamos o sistema em movimento, soltando o bloco B, que até o momento estava mantido em repouso. E obtivemos os seguintes resultados: 

h1 = em relação ao bloco B = 0,6m
X = deslocamento horizontal do bloco B = 0,26m
h2 =  deslocamento vertical do bloco A até o chão = 0,6m

                                                                       
 
Então de acordo com a fórmula indicada pelo professor, para achar o μk (coeficiente de atrito cinético), é só fazer: 
μk =              mA . h______     A partir desta, colocamos os valores encontrados,
        (mA + mB). X + mB.h     medidos e calculados na fórmula e obtivemos o proposto. 

Lembrando dos dados necessários:
mA = 0,157 kg
mB = 0,286 kg
X = deslocamento horizontal do bloco B = 0,26m
h = deslocamento vertical do bloco A = 0,6m


Resultados finais:

 μk =                     0,157. 0,6_________  = ________0,0942______ =       0,0942___  =
        (0,157 + 0,286). 0,26 + 0, 286. 0,6        (0,443). 0,26 + 0,171          0,115 + 0,171

= _0,0942_ =  0,328
0,2866

Logo na situação montada o μk = 0,328. 


Observações finais: 

-> O experimento foi repetido 3 vezes, e nos 3 obtivemos os mesmos valores.

-> A simulação computacional de um experimento de física não é equivalente ao experimento real, porque simulações computacionais são produzidas em “condições ideais”, que não existem na realidade.

->Primeiro, medimos as grandezas do experimento, obtendo-as cinematicamente; elas também podem ser encontradas dinamicamente, como fizemos depois, nos cálculos.

-> No experimento realizado no laboratório, as condições acabam não sendo como no simulado. Isto é, há fatores externos que podem influenciar no experimento, como por exemplo a massa da roldana e do fio de “nylon” e a elasticidade deste.

-> A trena utilizada gera sempre uma imprevisão nas medidas para as grandezas métricas. O μ também terá uma pequena imprecisão, portanto, consideraremos apenas 3 casas decimais, sem arredondamentos, para que fique o mais próximo possível.


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Roteiro de Replicação do Experimento

Colégio Pedro II – Unidade Escolar Centro

Turma 2108 – 1º ano de 2011

Alice Emery (01)

Juliane Fernandes (16)

Norine Ferraz (26)

Pâmella Borges (28)

Thaís Santiago (30)

Referencial Teórico:

 

Tendo que sobre B atuam o peso = mB·a’, a reação normal N=mB·g e a força de atrito Fr=μk·N . Daí temos Fr=mB·a’ e a’= -μkg .

A partir das fórmulas de MRU aplicadas a essas igualdades, chegamos à fórmula do Coeficiente de Atrito Cinético:

μk = mA h / [( mA + mB) . x + mB . h ]

Passo-a-passo:

Fazendo as medidas necessárias,obtivemos:

mA = 220 g = 0,22 kg

mB = 179 g = 0,179 kg

h = 27 cm = 0,27 m

x = 29 cm = 0,29 m

μk = 0,22 .0,27/[(0,22+0,179).0,29+0,179.0,27] = 0,0594/0,16404 = 0,3621

 

<a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/”><img alt=”Licença Creative Commons” style=”border-width:0″ src=”http://i.creativecommons.org/l/by-nc-nd/3.0/br/80×15.png” /></a><br /><span xmlns:dct=”http://purl.org/dc/terms/” href=”http://purl.org/dc/dcmitype/Dataset” property=”dct:title” rel=”dct:type”>Roteiro de Replicação</span> de <span xmlns:cc=”http://creativecommons.org/ns#” property=”cc:attributionName”>Alice Emery, Juliane Fernandes, Norine Ferraz, Pâmella Borges, Thaís Santiago</span> é licenciado sob uma <a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/”>Licença Creative Commons Atribuição-Uso não-comercial-Vedada a criação de obras derivadas 3.0 Brasil</a>.

 

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Roteiro de Replicação do Experimento

Colégio Pedro II – Unidade Escolar Centro
Relatório do trabalho de Física
Turma 2102   3ª Certificação 2011
Barbara Mello – nº 01
Juan Jullian – nº 11
Maria Clara Vilarde – nº 20
Yago Ítalo – nº 33
Depois de criarmos o roteiro do experimento e o termos realizado no laboratório, chegamos ao relatório final, que será apresentado a seguir. Para melhor compreensão, o dividimos em etapas.
1ª Etapa:Medição dos blocos A e B e das distâncias percorridas por eles no sistema.

Massa bloco B =  190g (90g do bloco acrescido de 100g de dois “pesinhos” de 50g cada).
Massa bloco A =  165g (115g do bloco acrescido de 50g de um “pesinho”).
Distância d percorrida pelo bloco B  =  58 cm.
Distância (ou melhor, altura) h percorrida pelo bloco A  =  72 cm.
Altura dos livros que pararam o sistema em relação ao solo  =  7 cm.

Obs.: A massa do fio de nylon e da roldana que também estavam presentes para a realização do experimento são desprezíveis.

 

2ª Etapa: Realização do experimento.

Situação-problema: Dois blocos A e B ligados por um fio de nylon de massa desprezível e inextensível. Para que o sistema funcione, o bloco B está em cima de uma mesa, na horizontal, e o bloco A pendurado, na vertical, sendo que o fio de nylon passa por uma roldana na borda da mesa. Devemos calcular o coeficiente de atrito. O sistema está apresentado na imagem a seguir:

Então, temos que saber as forças atuando nos blocos.
No bloco A, temos:
Peso (P= mA .g)
Tração do fio de nylon (T = PA– mA .a)

No bloco B, temos:
Peso (P= mB .g)
Tração do fio de nylon (T = PB + μ .mB. g)
Reação horizontal de N = mB .g;
Força de atrito: F r = μ k · N
 
 

3ª Etapa: Cálculo do coeficiente de atrito

Calculamos pela fórmula:
 

μ k =  Ma.h / (Ma+Mb)x + Mb.h
 
μ k =  0,165.0,72 / (0,165 + 0,190)0,58 + 0,190.0,72
 
μ k ≈ 0,346

Sendo:
mA= 165g
mB= 190g
h= deslocamento bloco A= 72cm
x= deslocamento bloco B= 58cm

Incertezas:
O que pode variar são as medidas das massas (mesmo pesadas na balança) e a medida das distâncias percorridas pelos blocos A e B, na vertical e horizontal respectivamente, já que pode haver erro de milímetros na trena.

Observações:
A massa da roldana e do fio de nylon são desprezíveis, ou seja, não alteram o resultado final.

 

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Roteiro de Replicação do Experimento de Maria Clara Vilarde é licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição-Uso não-comercial-Compartilhamento pela mesma licença 3.0 Brasil.

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Roteiro de replicação do experimento

Colegio Pedro II

Integrantes:

Higor da Fonseca  16

Marcos Oliveira: 25

Ricardo Moura: 30

Vitor Gomes: 35

1º ano

Turma: 2104

 

O passo-a-passo:

Para realização desse experimento foram necessário:

– Os blocos A e B

– Um fio de nylon

-Uma roldana

-Régua, balança e cronômetro

Assim soltam-se os blocos e estes começam a se mover. Depois que param de andar, é feita a medição do deslocamento dos blocos e do tempo que levaram.O processo é repetido para haver uma maior precisão nos valores e incertezas do tempo e medidas.

Referencial Teórico

As formulas:

 

(1)   a = ma –  μ x mb x g / ma + mb     Sendo tal a= aceleração teórica

 

(2)      μ =   ma . h / ( ma + mb). x + mb . h

 

(3)   S=vt2/2

 

As incertezas:

h = 16,0 – 16,01

h — 16,09 ; 16,08 ; 16,03 ; 16,04 ;  16,07

Media: 80,31/5

=16,062cm

 

Desvio médio: 0,028+0,018+0,032+0,022+0,008/5

=0,0216

Logo, h = 16,062 ± 0,0216 cm

 

x = 15,1  – 15,2

x — 15,19 ; 15,18 ; 15,17 ; 15,16 ; 15,15

Media= 75,85/5

=15,17cm

 

Desvio médio: 0,02+0,01+0+0,01+0,02/5

=0,012

Logo, x = 15,17 ± 0,012 cm

 

Tmedidos – 1,04 ; 1,08 ; 1,12

Media: 3,24/3

=1,08s

 

Desvio médio: 0,04+0+0,04/3

=0,026

Logo, t = 1,08 ± 0,026

 

Coeficiente de atrito, aceleração e massas

Dados:

Ma: 140g

Mb: 100g

h: 16,062 cm

x: 15,17 cm

t: 15,17s

 

1)Para encontrarmos o coeficiente de atrito substituímos os valores na formula (2).Logo:

μk = 0,140 x 0,16062 / (0,140 + 0,100)0,1517 + 0,100 x 0,16062

μk = 0,42

 

2) Para encontrarmos a aceleração teórica substituímos os valores na formula (1) e adotamos g=9,8m/s2.Logo:

a = 0,140 – 0,42 x 0,100 x 9,8 / 0,140 + 0,100

a = 4,0m/s2

 

3) Para encontrarmos a aceleração experimental substituímos os valores na equação (3).Logo:

0,16062 = a x 1,082 / 2

a = 0,27m/s2

 

 

O experimento proposto deseja determinar as acelerações, experimental e teórica, a velocidade e o coeficiente de atrito, que serão determinadas através de dados coletados tais como, tempos, massas e distancias, assim colocamos nas fórmulas apresentas pelo professor e descobrimos tais medidas que são obtidas dinamicamente, pois houve a presença de forças no inicio do experimento.

Percebemos uma grande diferença de quando fazemos uma simulação no computador, e quando realizamos o experimento, pois no computador ignoramos alguns fatores tais como: os atritos que as superfícies fazem, pois cada superfície tem uma característica diferente, umas são mais ásperas e outras mais lisas, também temos que levar em consideração a resistência do ar e os erros e incertezas quanto as medições de tempos e outras medidas.

Em casos como esse, o erro é encontrado, enquanto realizamos medições, tais como erros de tempos e medidas, pois principalmente em um experimento como esse, onde a situação se passa em um intervalo de tempo pequeno e não temos acesso a tecnologias mais específicas, para fazermos medições, é comum que haja algumas diferenças.

Para tentarmos reduzir ao máximo os erros e as incertezas o grupo realizou as medições 3 vezes assim obtivemos medidas diferentes, logo realizamos cálculos para aproximar os dados o máximo possível da realidade.

 

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