Rio de Janeiro, 15 de agosto de 2015
Colégio Pedro II – Campus Centro
Disciplina: Física
Professor: Sérgio Lima
2º ano do Ensino Médio de 2015
Alunas: Beatriz Lopes Nº: 05 Turma: 1201
Julianne de Brito N°: 19
Natasha Hermes N°: 23
Stephanie Fernandes Nº: 29
O trabalho de física do segundo trimestre consistiu em um experimento sobre as leis de Newton (matéria do trimestre) e posteriormente um relatório descrevendo o mesmo. O dia 16 de julho (quinta-feira), previamente escolhido pelo professor, foi destinado a realização do tal experimento no laboratório de física. Anteriormente a essa data, o professor Sérgio nos forneceu uma aula de preparação e pré analise do experimento, onde ele nos explicou do que se tratava o trabalho e o processo que teríamos de seguir para sua conclusão.
Os objetivos, descritos pelo professor, desse experimento são: determinar o coeficiente de atrito cinético; comparar a aceleração teórica com a aceleração experimental e por fim, analisar a propagação de erros em experimentos.
Temos na seguinte imagem a estrutura do nosso experimento:
(Figura 1)
Esse esquema apresenta dois blocos com massas distintas: o bloco A e o bloco B. A informação que nos forneceram é que a massa do bloco A equivale a 85g, com erro de mais ou menos 1g, enquanto a massa do bloco B equivale a 105g, com erro de aproximadamente 1g. Com essas informações, passamos essas medidas para kg :
Imagem tirada na hora do experimento:
(Figura 2 – representação real da figura 1)
1ª etapa do trabalho:
No laboratório tivemos que descobrir 3 incognitas:
- h à A medida (altura) do chão até o bloco A, que equivale a distancia em que o bloco B tem que andar para que o bloco A chegue ao chão.
- x à A distancia em que o bloco B anda depois do bloco A chegar ao chão.
- t à tempo que o bloco A leva para chegar ao chão.
Para descobrir essas incognitas precisamos de:
- um medidor de tempo
- uma regua
O medidor de tempo que utilizamos era do laboratório de física do colégio e este tinha o auxilio de dois sensores para detectar o momento exato em que o bloco A chega ao chão. Na imagem abaixo podemos ver os dois sensores (objetos pretos na imagem com luz vermelha):
(Figura 3)
A distância entre os sensores equivale a incógnita h e quando o bloco B sair do primeiro sensor e passar pelo segundo sensor, iremos descobrir o tempo (t) em que o bloco A demora para chegar ao chão.
(Figura 4)
OBS: O objeto preto em cima do bloco B é um peso que impede a locomoção do bloco. Isso ajuda a ter um resultado mais preciso do tempo.
Passo a passo:
1° passo) Com o auxílio da régua encontramos o valor da incógnita h, que no caso foi equivalente a 45,5 cm. Depois transformamos esse valor para metros, achando o resultado de (0,45 ± 0,005)m
2°passo) Tiramos o peso de cima do bloco B para que ele se movimentasse, desse modo foi possível medir o tempo em que o bloco B passou pelo segundo sensor, o que equivale ao tempo que o bloco A chega ao chão. No nosso caso, o cronômetro (medidor de tempo) posto sob a mesa, marcou 0,451s.
(Figura 5) (Figura 6)
Como esperávamos o bloco B não parou de se movimentar no exato momento em que o bloco A chegou ao chão. Ele continuou a se movimentar devido a sua aceleração e ao coeficiente de atrito da mesa. Essa distância “extra”, como dito anteriormente, é a incógnita x.
3°passo) Medimos com a régua de madeira a distância entre o segundo sensor e o local onde o bloco B parou e encontramos 49,5cm. Depois transformamos este valor para metros e encontramos (0,49±0,005)m; e esse será o valor de x.
(Figura 7)
Com todas as informações recolhidas pudemos dar continuidade ao trabalho e seguir para a próxima fase do experimento:
2ª etapa do trabalho:
Primeiramente o µ foi calculado. (Para esse experimento o cálculo do erro será importante.)
1ºpasso)
Usamos as Leis de Newton para deduzir a aceleração (a) em função de Ma, Mb e g.
Substituindo os valores:
Encontramos a= 2,981578 ± 0,01638 m/s²
2°passo) Usamos a Equação de Torricelli para deduzir a velocidade do bloco B quando o Bloco A chega ao chão .
Substituindo os valores encontramos: v = 1,61 ± 0,36
3ºpasso) Usamos as Leis de Newton para deduzir (a’) em função de mb e μ
Substituindo os valores encontramos a’= 2,67082249 (± 0,11637794 m/s²)
4º passo) Escrevemos as equações do MUV para a massa B até parar percorrendo a distância x.
5ºpasso) Isolamos o tempo (t) da equação da velocidade e substituímos na equação da posição.
6ºpasso) Substituímos a velocidade final do primeiro movimento na inicial do segundo movimento.
7°passo) Reescrevemos a equação para que μ fique em função de ma, mb, x e h.
Encontramos:
8°passo) Deduzimos a expressão da aceleração de queda em função de h e t
Com essa fórmula podemos calcular a aceleração cinemática, esta que será comparada com a aceleração dinâmica.
