trabalho de física em trilhos de ar

1. Resumo: A importância de se estudar as Leis de Newton a partir de modelos
mais simples é fundamental, um exemplo disso é o trilho de Ar, que apresenta
de forma mais clara o estudo da dinâmica de sistemas, é importante ressaltar
que a aplicação da Segunda Lei de Newton explica fenômenos que ocorrem
em nosso cotidiano, e no caso do Trilho de ar não é diferente, os “carrinhos”
passam sobre o trilho com aceleração constante devido ao peso do corpo
suspenso na extremidade do fio, sendo assim é possível determinar
experimentalmente a aceleração gravitacional local, calcular esta aceleração
adquirida por um sistema sob a ação de uma força constante, também verificar
que a aceleração adquirida por um corpo sob ação de uma força constante é
inversamente proporcional à massa do corpo. Os gráficos e cálculos mostrarão
a aceleração das massas sobre o “carrinho”.

2. 1. Introdução: Este experimento compreende a dinâmica de um Trilho de Ar,
determinando a massa do sistema através das leis de Newton, que
explicam vários comportamentos relativos ao movimento físico, porém o
foco desta pesquisa será a segunda lei, a Lei da Dinâmica.
1º Lei – Inércia
A Lei da Inércia trata dos corpos em equilíbrio, afirmando que quando as forças
atuantes em um corpo se anulam, ele permanecerá em repouso ou em
movimento retilíneo uniforme. Inércia pode se definir como uma resistência
natural dos corpos a alterações no estado de equilíbrio.
2º Lei – Principio Fundamental da Dinâmica
Através da Lei da Dinâmica é possível medir a aceleração de um corpo se do
mesmo for conhecida a massa e a força resultante aplicada, que são duas
grandezas intimamente ligadas, seguindo a expressão:
Fr = m . a
Onde m é a massa do corpo e a é a aceleração. Note que quando a força
resultante é nula então não há aceleração e o corpo está em um movimento
retilíneo uniforme sem a ação de forças (1º Lei de Newton Lei da Inércia).
A aceleração é uma grandeza vetorial definida pela cinemática como sendo a
taxa de variação da velocidade em função do tempo. Quando um sistema
apresenta aceleração constante, o módulo da mesma é dado por:
Em geral, a o módulo da aceleração instantânea é dado por:

3. A Lei da Dinâmica é válida mesmo se os efeitos da relatividade especial forem
considerados, contudo no âmbito da relatividade a definição de momento de
uma partícula requer alteração, sendo a definição de momento como o produto
da massa de repouso pela velocidade válida apenas no âmbito da física
clássica.
Unidades de força e massa no Sistema Internacional.
Força - Newton (N).
Massa - quilograma (kg)
3º Lei - Principio da Ação e Reação
Segunda a Lei Ação e Reação à força representa a interação física entre dois
corpos distintos ou partes distintas de um corpo, se um corpo A exerce uma
força em um corpo B, o corpo B simultaneamente exerce uma força de mesma
magnitude no corpo A, ou seja, ambas as forças possuem mesma direção,
contudo sentidos opostos.
A forma simples de se entender é que a força é a expressão física da interação
entre dois entes físicos, há sempre um par de forças a agir em um par de
objetos, e não há força solitária sem a sua contra-parte. As forças na natureza
aparecem sempre aos pares e cada par é conhecido como uma par ação -
reação.
2. Materiais e Métodos
 Materiais Utilizados: Trilho de Ar
O equipamento Colchão de Ar também conhecido como Trilho de ar, é um tubo
que recebe um fluxo contínuo de ar e o deixa escapar por pequenos furos
alinhados sobre uma linha imaginária. Este equipamento favorece estudos
mais relevantes como a análise da quantidade de movimento e sua
conservação em sistema com mais de um corpo em movimento, também para

4. exemplos de queda livre, conservação ou não da energia mecânica, para
choques (elásticos, inelásticos), etc.
Trilho de Ar
Cronômetro Digital

5. Gerador de fluxo de Ar
Anilhas

6. Anilhas
 Descrição do Experimento:
1. Posicionar os sensores;
3. Ligar o zerar os cronômetros;
4. Colocar o carrinho no trilho com o gerador de fluxo de ar acionado, pouco
antes do primeiro sensor;
5. Colocar a primeira anilha no fio da extremidade e fazer o teste, colocar a
segunda junto a primeira e realizar o teste e assim sucessivamente até o
quinto.
6. Após o final do processo o cronômetro registra o intervalo de tempo que o
carrinho percorre entre um sensor e outro, e através destes dados para calcula-
se a aceleração do carrinho no momento que este passou com os pesos
diferenciados.

7. 3. Resultados e Análise dos Resultados
 Análise dos Resultados
Tabela de Medidas
Tabela 01
x0 x1 x2 x3 x4
x(m) 0 200 300 400 500
t(s) 0 0,600 0,752 0,882 0,997
t²(s)² 0 0,36 0,566 0,777 0,94
M = 50 g
Ma = 0,43 kg
Mb = 0,06 kg
Pb = 0,06 x 9,8 = 0,59 N
tg(a) = Cateto Oposto
Cateto Adajcente
tg(a1) = 0,58
0,300
tg(a1) = 1,93
Tabela 02
x0 x1 x2 x3 x4
x(m) 0 200 300 400 500
t(s) 0 0,377 0,471 0,566 0,644
t²(s)² 0 0,142 0,221 0,32 0,414
M = 100 g
Ma = 0,38 kg
Mb = 0,11 kg
Pb = 0,11 x 9,8 = 1,08 N
tg(a) = Cateto Oposto
Cateto Adajcente
tg(a2) = 0,27
0,300
tg(a2) = 0,90

8. Tabela 03
x0 x1 x2 x3 x4
x(m) 0 200 300 400 500
t(s) 0 0,355 0,446 0,514 0,579
t²(s)² 0 0,126 0,198 0,264 0,335
M = 150 g
Ma = 0,33 kg
Mb = 0,16 kg
Pb = 0,16 x 9,8 = 1,57 N
tg(a) = Cateto Oposto
Cateto Adajcente
tg(a3) = 0,21
0,300
tg(a3) = 0,70
Tabela 04
x0 x1 x2 x3 x4
x(m) 0 200 300 400 500
t(s) 0 0,307 0,380 0,444 0,499
t²(s)² 0 0,094 0,144 0,197 0,249
M = 200 g
Ma = 0,28 kg
Mb = 0,21 kg
Pb = 0,21 x 9,8 = 2,06 N
tg(a) = Cateto Oposto
Cateto Adajcente
tg(a4) = 0,15
0,300
tg(a4) = 0,50

9. Tabela 05
x0 x1 x2 x3 x4
x(m) 0 200 300 400 500
t(s) 0 0,288 0,353 0,41 0,461
t²(s)² 0 0,082 0,124 0,168 0,212
M = 250 g
Ma = 0,23 kg
Mb = 0,26 kg
Pb = 0,26 x 9,8 = 2,55 N
tg(a) = Cateto Oposto
Cateto Adajcente
tg(a5) = 0,14
0,300
tg(a5) = 0,46
Gráfico 06
Tg(a) = Cateto Oposto
Cateto Adajcente
tg(6) = 0.387 = massa
1,470
tg(6) = 0,283
Ԑ =0,283 - 0,491 . 100 = 0,22 . 100 = 0,7
0,283 0,283

10. 4. Conclusão
Através deste experimento conclui-se que, o colchão de ar é um
instrumento simples, que minimiza as forças de atrito do trilho, no entanto
desconsideramos a ação do atrito, da resistência do ar e de outras
eventuais forças resistentes ao movimento, com isso resultou que o
módulo dessa aceleração foi maior do que o módulo da aceleração obtida
através do estudo dos dados experimentais que refletem a situação real,
uma vez que as forças resistentes estiveram presentes nos dados
analisados.
Portanto o que se pode analisar do sistema é que o carrinho foi acelerado
devido à ação da tração no fio ocasionada pelo peso do corpo suspenso
na extremidade do fio. Sabendo que só há aceleração quando uma força
atua no sistema, se o corpo suspenso tocasse o chão, a força normal
anularia seu peso que anularia a tração no fio e a resultante do sistema se
tornaria nula, o que deixaria o carrinho numa situação de movimento
retilíneo uniforme, ou seja, com velocidade constante, já que não haveria
aceleração.

11. 5. Bibliografia
http://translate.google.com.br/translate?hl=ptBR&langpair=en%7Cpt&u=htt
p://www2.selu.edu/Academics/Faculty/rallain/plab193/page1/page27/page
27.html
http://pt.wikipedia.org/wiki/Leis_de_Newton