força e aceleração

Segunda Lei de Newton descreve a relação entre força e aceleração e esta relação é um dos conceitos mais fundamentais que se aplicam a muitas áreas da física e engenharia.

F é igual a ma é a expressão matemática da Segunda Lei de Netonton. Isso mostra que maior força é necessária para mover um objeto de uma massa maior. Também é mostrado que, para uma dada força, a aceleração é inversamente proporcional à massa. Ou seja, com a mesma força aplicada massas menores aceleram mais do que massas maiores

aqui vamos mostrar-lhe um experimento que valida a Segunda Lei de Netonton, aplicando forças de magnitude diferente em um planador em uma pista de ar quase sem atrito

Antes de entrar nos detalhes de como executar o experimento, vamos estudar os conceitos e leis que contribuem para a análise de dados e interpretação.

a instalação consiste em uma pista de ar, um planador, um temporizador fotoporta a uma distância conhecida d do ponto de partida, uma polia e uma corrente de funcionamento da vela acima da polia.

se alguém fixar um peso na outra extremidade da corda e lançá-lo, o peso aplicará uma força na vela, fazendo-o acelerar. Essa força é dada pela segunda lei de Netonton. Ao mesmo tempo, será a força do peso devido à aceleração da gravidade menos a força de tensão na cadeia de conexão o peso cai para a vela. Esta força de tensão é a massa do peso vezes a aceleração da vela.

equiparando a força na vela com a força do peso, pode-se derivar a fórmula para calcular teoricamente a aceleração da vela.

a forma experimental para calcular a aceleração da vela é com a ajuda do temporizador fotoporta. Isso nos dá o tempo necessário pelo planador para percorrer a distância d do ponto de partida. Com esta informação, a velocidade da vela pode ser calculada e, em seguida, com a ajuda desta fórmula cinemática, a magnitude da aceleração experimental pode ser calculada.

agora que entendemos os princípios, vamos ver como realmente realizar este experimento em um laboratório de física

Como mencionado anteriormente, este experimento usa um planador conectado por uma linha que passa sobre uma polia a um peso. Rastrear os controles deslizantes de vela ao longo de um ar, que cria uma almofada de ar para reduzir o atrito a níveis insignificantes.

Como o peso cai, a polia redireciona a tensão na linha para puxar a vela, que tem uma bandeira longa de 10 cm no topo. Uma porta fotográfica a uma distância conhecida do ponto de partida registra a quantidade de tempo que a bandeira leva para passar por ela

velocidade final da vela é o comprimento da bandeira dividido pelo tempo que passa pela porta fotográfica. Com a velocidade final da vela e a distância percorrida, é possível calcular a aceleração.

configure o experimento colocando o temporizador fotoporta na marca de 100 cm na pista de ar e o planador na marca de 190 cm.o controle deslizante tem uma massa de 200 gramas. Segure a vela para que ela não se mova e adicionar pesos no final da cadeia para pendurar a massa total é também 10 gramas

uma vez que os pesos estão no lugar, solte o planador gravar a sua velocidade para cinco corridas e calcular a média. Use a massa da vela e o peso pendente para calcular as acelerações experimentais e teóricas e registrar os resultados.

agora adicionar mais quatro pesos para a vela, dobra sua massa para 400 gramas. Coloque o planador na marca de 190 cm para repetir o experimento. Solte o planador e gravar a sua velocidade para cinco corridas. Novamente, calcular e registrar a velocidade média e acelerações experimentais e teóricas.

Para o último conjunto de testes, remova os pesos da vela para que você tenha sua massa original de 200 gramas. Em seguida, adicione pesos à massa pendurada até obter uma nova massa de 20 gramas. Repita o experimento para outro cinco corridas.

finalmente, adicionar mais peso para a massa de suspensão até 50 gramas e repita essa experiência para mais cinco corridas.

lembre-se que a aceleração teórica da vela é igual à aceleração devido à gravidade g multiplicado pelo quociente da massa do peso descendente e da massa o peso e o planador juntos. Como os valores teóricos neste show de mesa, aceleração diminui à medida que a massa do planador aumenta.

pelo contrário, aumenta a aceleração como a massa da queda aumenta de peso, devido à força maior. Observe que as acelerações previstas por esta equação podem ter um valor máximo de g, que é 9,8 metros por segundo quadrado.

em seguida, vamos ver como calcular a aceleração experimental. Por exemplo, o primeiro teste usa um planador de 200 gramas e um peso de 10 gramas. A velocidade média após viajar 100 centímetros foi de 0,93 metros por segundo. Usando a equação cinemática discutida acima, a aceleração experimental chega a ser de 0,43 metros por segundo quadrado. Este mesmo cálculo aplicado aos outros testes, produz os resultados mostrados nesta tabela.

as diferenças entre acelerações experimentais e teóricas podem ter várias causas, incluindo limitações na precisão da medição, atrito muito pequeno, mas não totalmente insignificante, na pista de ar e no bolso de ar sob a vela, que pode adicionar ou subtrair da força de tensão ao longo da corrente.

as forças estão presentes em quase todos os fenômenos do universo. Trouxe para a terra, as forças afetam todos os aspectos da vida cotidiana.

a cabeça pode causar traumas e prejudicar as funções cognitivas. Um estudo de concussões relacionadas a esportes usa Capacetes de hóquei especiais equipados com acelerômetros de três eixos para medir aceleração durante o impacto.

os dados foram enviados por telemetria para laptops, que registrou as medidas para análise posterior. Conhecendo as acelerações e a massa da cabeça, foi possível usar a Segunda Lei de Netonton, F = ma, para calcular o impacto das forças no cérebro.

engenheiros de estradas, construção de passarelas estão interessados em estudar o efeito da força induzida por carga de pé nessas estruturas. Neste estudo, os pesquisadores colocaram sensores em uma passarela que mede as vibrações induzidas pelos pedestres. A resposta estrutural é medida em termos de aceleração vertical, que é um parâmetro importante no estudo da estabilidade dessas estruturas

só viu aceleração e introdução de Zeus à força. Agora você deve entender os princípios e protocolo por trás do experimento de laboratório que valida a Segunda Lei de Netonton do movimento. Gracias como sempre, obrigado por assistir!

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