. Questão
: Alunos da disciplina de Física Experimental realizaram o experimento de
Lei de Newton, e obtiveram os seguintes valores:
e
para as respectivas massas
e
, sempre para a mesma massa pendurada
. Pede-se:
a)
Descreva suscintamente a metodologia para correlacionar o coeficiente angular
da reta média deste experimento com os valores da aceleração adquirida pelo corpo.
b)
Com os dados apresentados, demonstre se a segunda Lei de Newton é válida ou não. Explique.
a)
b)
Passo 1
O enunciado descreve um experimento de 2ª Lei de Newton em que se mede a aceleração
de um conjunto de massa total variável
, sob ação da mesma força peso do corpo pendurado
.
A teoria diz que
A teoria diz que
e, como
é constante, temos a relação linear
ou seja, se fizermos um gráfico de
(eixo
) versus
(eixo
), o coeficiente angular
da reta de melhor ajuste deve ser exatamente
Passo 2
Metodologia para correlacionar
com as acelerações:
- Converter todas as massas para quilogramas:
- Calcular as massas totais
- Obter os valores de
:
- Usar as acelerações medidas
,
para traçar o gráficoversus e calcular a inclinação por
Passo 3
Verificação direta de
:
Calcular a força resultante experimental em cada ensaio:
Calcular a força resultante experimental em cada ensaio:
Estimando as incertezas por propagação, obtemos
e .
Como e
coincidem dentro das incertezas, a relação
mantém-se para ambos os casos.
e
Como
Passo 4
Conclusão sobre a validade da 2ª Lei de Newton:
- O fato de o coeficiente angular
do gráfico vs. ser constante e igual numericamente às forças e mostra que a relação é obedecida. - Logo, dentro da precisão do experimento e apesar de fatores como atrito na polia, a 2ª Lei de Newton foi validada.
Resposta
a) Para determinar
, lineariza-se a relação teórica
,
faz-se o gráfico de versus
e obtém-se a inclinação
, que, segundo a teoria, deve ser igual a
.
faz-se o gráfico de
b) Com os dados, calculamos
e .
Esses valores coincidem dentro das incertezas, confirmando que se mantém para diferentes massas. Portanto, a 2ª Lei de Newton é válida no experimento.
e
Esses valores coincidem dentro das incertezas, confirmando que