Máquina de Atwood - Segunda Lei de Newton para Corpos Conectados
1 · Prever
Duas massas desiguais estão penduradas em uma polia. À medida que o sistema funciona, sua aceleração aumenta, diminui ou permanece constante?
- A aceleração aumenta com o tempo
- A aceleração permanece constante
- A aceleração diminui com o tempo
2 · Preparar
- Abra a simulação da máquina Atwood e pressione Redefinir.
- Ative a sonda de velocidade na massa mais pesada.
- Para cada tentativa abaixo, pressione Reproduzir, pause o sim no tempo decorrido listado e registre a leitura de velocidade da sonda.
3 · Coletar Dados
| Massa pesada m₂ (kg) | Massa leve m₁ (kg) | Tempo decorrido t (s) | Aceleração prevista a (m/s²) | Força resultante na massa pesada F (N) | Velocidade medida v (m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 5.00 | 3.00 | 0.40 | |||
| 5.00 | 3.00 | 0.80 | |||
| 5.00 | 3.00 | 1.20 |
Plote a velocidade medida v (eixo y) em relação ao tempo decorrido t (eixo x). A inclinação da sua linha de melhor ajuste é a aceleração do sistema.
4 · Analisar
- Mostre seu trabalho calculando a aceleração prevista a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) para o sistema e compare-a com a inclinação do seu gráfico v – t.
- Até que ponto a sua velocidade medida em cada instante corresponde à velocidade prevista v = at? A relação é linear? Cite números da sua tabela.
5 · Aprofundar
- A fórmula a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) assume uma polia sem massa e sem atrito e uma corda inextensível. Qual dessas idealizações afetaria mais seus resultados medidos e por quê?
- Preveja o que aconteceria com a aceleração do sistema se as duas massas fossem iguais (m₁ = m₂). Explique seu raciocínio usando a fórmula.
A física por trás deste experimento
Aceleração da máquina Atwood
A aplicação da segunda lei de Newton a ambas as massas suspensas fornece uma aceleração de sistema único que depende da diferença de massa, não das massas individualmente.
Segunda Lei de Newton
A força resultante sobre a massa mais pesada é igual à sua massa vezes a aceleração compartilhada do sistema – a mesma aceleração que você previu acima.