Ser necessria uma fora para que um corpo se mova?

Ser necessria uma fora para que um corpo se mova?

Fsica e Qumica B

10 de Janeiro de 2010

ndice1. Objectivo

2. Introduo

3. Material utilizado

4. Procedimento

5. Observaes experimentais

6. Registo de dados

7. Tratamento de dados

8. Clculos e resultados

9. Concluso 10.Crtica/Discusso de resultados 11.Bibliografia

1. Objectivo O objectivo deste trabalho prtico foi verificar se era necessria uma fora a actuar num corpo para este se mover. Para tal:

- Identificar as foras que actuam num corpo;

- Interpretar a 1 e 2 lei de Newton;

- Interpretar o movimento segundo Aristteles, Galileu e Newton;

- Identificar os tipos de movimento, a partir das velocidades determinadas;

2. IntroduoIdentificao das foras que actuam nos corpos:

Legenda:

- Reaco normal

- Peso de A

- Peso de B

Fig.1 Esquema de montagem do carrinho.Legenda:- Reaco Normal de A- Peso de A

- Tenso de A

- Reaco Normal de B

- Peso de B1 Lei de Newton:

A Primeira Lei de Newton, trata-se de um caso particular da Segunda Lei de Newton. Se a fora resultante que actua num corpo for nula, ento a acelerao que actua nele, tambm ser, no havendo variao de velocidade (mantm-se constante, no variando nem em mdulo, nem em direco e sentido).

Como se pode comprovar atravs da equao (como a 1 lei de Newton, uma vertente, pode-se explicar atravs da equao da 2Lei de Newton) F = m x a, se a fora resultante (F) for zero, a acelerao tambm o , pois a massa corresponde a um corpo e, qualquer corpo, tem massa (diferente de zero)

Um movimento uniforme um movimento em que o mdulo de velocidade no varia. Um movimento rectilneo e uniforme um movimento com acelerao nula.

A Inrcia a propriedade que todos os corpos possuem de se oporem alterao do seu estado (repouso ou movimento). A massa de um corpo, a medida da inrcia de um corpo. Quanto maior for a massa de um corpo, maior ser a fora necessria para lhe alterar a sua velocidade.

Um corpo parado sofre a aco de duas foras: o seu peso e a reaco normal. Estas duas foras apresentam a mesma intensidade, a mesma direco, mas sentidos opostos, por isso, anulam-se. Se no houver outra fora a ser exercida no corpo, diz-se que o corpo est em repouso. Um corpo em repouso, diz-se que est em equilbrio esttico (a fora resultante nula).

Se o corpo estiver em movimento, num determinado instante, fica sujeito a um conjunto de foras e a fora resultante nula, passando a ter um movimento rectilneo uniforme. Diz-se que o corpo est em equilbrio dinmico.2 Lei de Newton:

A Segunda Lei de Newton, trata dos casos em que a resultante das foras no nula. Enquanto que na primeira Lei de Newton, a acelerao era nula, na segunda Lei de Newton, a acelerao j vai obter valores diferentes de zero. Se houver foras a serem exercidas num corpo, a fora resultante ser diferente, logo a acelerao ser inversamente proporcional sua massa.

Portanto, ao actuar uma fora resultante diferente de zero, pode-se dizer, que o corpo sofrer uma aco da acelerao. A acelerao ser maior quanto menor for a sua massa.

Equao:

F=mxa

Trata-se de uma equao vectorial, entre duas grandezas vectoriais, por isso, a fora resultante (F) ter a mesma direco e sentido que a acelerao (a) e vice-versa.

Lei da Termodinmica:A resultante das foras que agem num corpo igual ao produto da sua massa pela acelerao adquirida.

Movimento rectilneo uniformemente variado:

Um movimento uniformemente variado aquele em que um corpo sofre acelerao constante, mudando a sua velocidade num determinado instante (ou instantes). Para ser um movimento rectilneo, a acelerao deve ter a mesma direco que a velocidade. Caso a acelerao e a velocidade tenham a mesma direco, o movimento rectilneo uniformemente acelerado. Se a acelerao tiver direco oposta da velocidade, um movimento rectilneo uniformemente retardado.Equaes das posies e da velocidadeMovimento rectilneo uniforme: Num movimento rectilneo uniforme, o vector velocidade constante ao longo do tempo, no variando nem em direco, nem em sentido, nem em mdulo. O corpo desloca-se em intervalos de tempo iguais, a mesma distncia. A acelerao nula. Como a acelerao nula, a fora resultante tambm o . Pois a fora resultante a massa a multiplicar pela acelerao (1 Lei de Newton). A velocidade do corpo em qualquer instante igual velocidade mdia.3. Material utilizado Carrinho

Roldana

Massa de 250 g do bloco Marcador electromagntico

Fios de ligao

Fita para marcador electromagntico

Papel qumico Calha Rgua (60 cm)

4. Procedimento Passar a fita do marcador electromagntico pelo interior do mesmo e sob o papel qumico.

Prender a fita ao carrinho.

Prender o carrinho com um fio a uma massa marcada atravs da roldana sem deixar mover o carrinho.

Ter o fio a 30 cm do cho.

Ligar o marcador electromagntico.

Soltar o carrinho.

Desligar o marcador electromagntico.

5. Observaes experimentais

Desprezou-se o atrito, porm ele existia pois as rodas do carrinho e o local onde este estava apoiado, no foram polidos.

Entre dois pontos assinalados pelo marcador electromagntico, decorre um intervalo de tempo de 0,01s

A massa do carrinho de 0,99495 kg.

A massa do bloco de 0,250 kg.6. Registo de dados

t/sx/mt/sx/mt/sx/m

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,1

0,11

0,12

0,13

0,14

0,15

0,16

0,17

0,18

0,19

0,2

0,21

0,22

0,23

0,24

0,25

0,26

0,27

0,28

0,29

0,3

0,31

0,32

0,33

0,34

0,35

0

0,001

0,003

0,005

0,007

0,009

0,012

0,015

0,018

0,021

0,024

0,027

0,03

0,034

0,038

0,042

0,046

0,05

0,054

0,059

0,064

0,069

0,074

0,08

0,085

0,091

0,097

0,103

0,109

0,115

0,122

0,128

0,136

0,142

0,149

0,156

0,36

0,37

0,38

0,39

0,4

0,41

0,42

0,43

0,44

0,45

0,46

0,47

0,48

0,49

0,5

0,51

0,52

0,53

0,54

0,55

0,56

0,57

0,58

0,59

0,6

0,61

0,62

0,63

0,64

0,65

0,66

0,67

0,68

0,69

0,7

0,71

0,164

0,171

0,179

0,187

0,195

0,204

0,212

0,221

0,229

0,238

0,248

0,257

0,266

0,276

0,286

0,296

0,306

0,316

0,327

0,337

0,348

0,358

0,368

0,379

0,389

0,399

0,41

0,42

0,431

0,441

0,451

0,461

0,472

0,482

0,492

0,502

0,72

0,73

0,74

0,75

0,76

0,77

0,78

0,79

0,8

0,81

0,82

0,83

0,84

0,85

0,86

0,87

0,88

0,89

0,9

0,91

0,92

0,93

0,94

0,95

0,96

0,512

0,523

0,533

0,543

0,553

0,563

0,573

0,584

0,594

0,604

0,614

0,624

0,635

0,645

0,655

0,665

0,675

0,685

0,6945

0,704

0,713

0,722

0,731

0,74

0,748

Tabela 1 Tabela posio-tempo dos valores obtidos na fita.t/sv/m/st/sv/m/st/sv/m/s

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,1

0,11

0,12

0,13

0,14

0,15

0,16

0,17

0,18

0,19

0,2

0,21

0,22

0,23

0,24

0,25

0,26

0,27

0,28

0,29

0,3

0,31

0,32

0,33

0,34

0,35

0

0,15

0,2

0,2

0,2

0,25

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,35

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,45

0,5

0,5

0,5

0,55

0,55

0,55

0,6

0,6

0,6

0,6

0,65

0,65

0,65

0,7

0,7

0,7

0,75

0,36

0,37

0,38

0,39

0,4

0,41

0,42

0,43

0,44

0,45

0,46

0,47

0,48

0,49

0,5

0,51

0,52

0,53

0,54

0,55

0,56

0,57

0,58

0,59

0,6

0,61

0,62

0,63

0,64

0,65

0,66

0,67

0,68

0,69

0,7

0,71

0,75

0,75

0,8

0,8

0,85

0,85

0,85

0,85

0,85

0,95

0,95

0,9

0,95

1

1

1

1

1,05

1,05

1,05

1,05

1

1,05

1,05

1

1,05

1,05

1,05

1,05

1

1

1,05

1,05

1

1

1

0,72

0,73

0,74

0,75

0,76

0,77

0,78

0,79

0,8

0,81

0,82

0,83

0,84

0,85

0,86

0,87

0,88

0,89

0,9

0,91

0,92

0,93

0,94

0,95

0,96

1

1,05

1

1

1

1

1,05

1,05

1

1

1

1,05

1,05

1

1

1

1

0,975

0,95

0,925

0,9

0,9

0,9

0,85

Desprezvel

Tabela 2 Tabela velocidade-tempo obtida a partir dos valores obtidos na fita.

7. Tratamento de dadosGrficos posio-tempo:

Fig.1 - Grfico posio-tempo para todo o movimento do carrinho.

Fig.2 Grfico posio-tempo para o movimento do carrinho antes do peso embater no solo.

Fig.3 Grfico posio-tempo para o movimento do carrinho depois do peso embater no solo.Grficos velocidade-tempo

Fig.5 Grfico velocidade-tempo para o movimento do carrinho antes do peso embater no solo.

Fig.6 Grfico velocidade-tempo para o movimento do carrinho depois do peso embater no solo.

8. Clculos e resultados

Acelerao terica:M (bloco) = 0,250 kgM (carrinho) = 0,99495 kgFrsist = + Carrinho + 1 + 2 + Bloco

+ Carrinho = 0

1 + 2 = 0

Frsist = Bloco

Pbloco = m x g

Frsist = 0,250 x 10 9.8Frsist = 2,5 NFrsist = msist x asist

2,5 = (0,250+0,99495) x asist2,5 = 1,24495 x asist

asist = 2,01 m/s2 Clculo do erro absoluto:

EA= |a-aterica|

EA= |1,7035-2,01|

EA= 0,3065 Clculo do erro relativo:

ER= ER= ER=15 %Exemplo de calculo da velocidadeV=Dx/Dt..9. ConclusoNa experincia, desde que o carrinho iniciou o seu movimento, at ser travado, teve uma durao de 0,92s, sendo os ltimos valores obtidos aps estes, desprezados j que corresponderam ao movimento rectilneo uniformemente retardado, ou seja, correspondem ao momento em que o carrinho bateu na roldana e voltou para trs. Cada marca apontada na fita pelo marcador electromagntico, era marcada a cada 0,01s. No entanto, para efeitos de clculos e resultados utilizou-se um intervalo de 0.04s.Atravs da anlise dos grficos, sabe-se que de 0s a 0,72s, o carrinho foi sempre puxado pelo bloco de 250g (a resultante das foras aplicadas diferente de zero, portanto), pois apresenta um movimento rectilneo uniformemente acelerado o que indica que a velocidade aumentou uniformemente ao longo do tempo.

No carrinho foi aplicada uma fora de 2,5 N, que se pode calcular atravs da equao da 2Lei de Newton, provocando uma acelerao mdia de 1,7035 m/s2 (Acelerao mdia sofrida pelo corpo at o peso atingir o solo.).A acelerao terica de 2,01m/s2.As aceleraes obtidas apresentam uma pequena diferena. A diferena de valores entre as aceleraes tem um erro relativo associado de 15%.No instante 0,49s, o peso chegou ao solo, pois a partir desse instante o movimento rectilneo uniforme, ou seja, no grfico v=f(t), sempre constante o valor da velocidade, pois deixou de haver uma fora a ser aplicada no carrinho. Pela 1 Lei de Newton, sabe-se que um corpo pode continuar em movimento sem ter uma fora a ser aplicada em si. Os espaos entre as marcas do marcador a partir do momento em que a massa atingiu o solo comearam a ter o mesmo espaamento, a mesma distncia entre eles, o que significa que no h nenhuma fora a ser aplicada para aumentar a velocidade e diminuir a distncia entre os espaos (h velocidade constante). A velocidade do carrinho aps a chegada do bloco ao solo de 1 m/s. Os valores da velocidade no variam significamente, o que significa que a velocidade se manteve constante.Com esta experincia realizada, possvel responder questo-problema Ser necessria uma fora para que um corpo se mova?. Como j foi dito anteriormente, utilizando as leis de Newton e os grficos velocidade-tempo, sabe-se que um corpo necessita de uma fora a ser aplicada dele, no inicio, para que ele inicie o seu movimento e adquira velocidade. Aps adquirir velocidade, a resultante das foras nele aplicadas pode ser nula que ele manter uma velocidade constante e mover-se-.

10. Discusso de dadosObteve-se um erro relativo de 15%, que pode apresentar vrios motivos.

Em primeiro, o marcador electromagntico no um processo fivel para se realizar uma experincia em que se analisa os movimentos rectilneo uniforme e uniformemente acelerado, pois os intervalos de tempo em que o marcador devia marcar, eram muito reduzidos (de 0,01s em 0,01s) e podia apresentar algumas falhas, at porque na aula em que se realizou a experincia, foi nos dada a informao que o marcador no estava a funcionar correctamente. Porm, a nossa experincia, a nvel de grficos no teve qualquer tipo de problemas e os valores obtidos, em mdia, so concordantes, aumentando inicialmente e depois ficando constantes. Outra causa, poder ter sido o instrumento de medio utilizado. Utilizou-se uma rgua de 15 cm que no era rigorosa e poder ter contribudo para o erro relativo. Como foi possvel observar, as rodas do carrinho e o local onde ele estava apoiado, no foram polidos. Portanto, havia atrito, que foi desprezado e que actuava como uma fora contrria direco do movimento, fazendo o carrinho diminuir a sua velocidade. O atrito contribuiu para o erro relativo de 15%.

Para se obter melhores resultados, em vez de se utilizar um marcador electromagntico, deveria ser utilizado sensores de movimento associados a um computador, que facilitava a representao grfica, melhores resultados e provavelmente um erro relativo inferior. 11. Bibliografia

http://student.dei.uc.pt/~jpgg/1_Lei_de_Newton.htmhttp://student.dei.uc.pt/~jpgg/Lei_de_Newton.htmhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Primeira_lei_de_Newtonhttp://pt.wikipedia.org/wiki/In%C3%A9rciahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Segunda_lei_de_Newtonhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Movimento_retil%C3%ADneoColgio Internato dos CarvalhosNome: Brbara Renata Cunha CardosoNmero/Turma: 10221, 11bt2Professor: Carla Cardoso

x=f(t)

Lei da Inrcia:

Um corpo que esteja em movimento ou em repouso, tende a manter seu estado inicial.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

t/s

x/m

v = f(t)

y = 1.7035x + 0.1436

R

2

= 0.9854

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

t/s

v/ m/s

15