Plano inclinado

Plano Inclinado sem Atrito

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Objetivo

Estudar o comportamento da aceleração de um corpo em função do ângulo de inclinação de uma rampa na ausência de forças de atrito. Utilização do resultado desse estudo para a determinação da aceleração da gravidade local.

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Introdução Teórica

Como se viu anteriormente, quando um corpo, em movimento retilíneo, apresenta velocidade constante diz-se que ele está em um Movimento Retilíneo Uniforme (MRU). Por outro lado, se o movimento retilíneo for não-uniforme, isto é, com velocidade variável, diz-se que o corpo está em Movimento Retilíneo Acelerado. Neste experimento, considera-se o Movimento Retilíneo Uniformemente Acelerado de um corpo de massa m ao longo de um plano inclinado sem atrito, conforme mostra a Fig.1, com o objetivo de estudar o comportamento da aceleração em função da inclinação do plano. Nesta figura, é mostrado o diagrama de forças que atuam sobre o corpo em movimento. O diagrama de forças é formado pela força peso P do corpo, que atua na vertical, e a força normal N , que atua perpendicularmente à superfície do plano inclinado.

Fig. 1: Corpo de massa m sobre um plano inclinado sem atrito.

Com o objetivo de eliminar o atrito entre o bloco e a superfície do plano inclinado, o trilho de ar e um carrinho apropriado serão utilizados neste experimento. De acordo com o diagrama de forças que atuam no carrinho, mostrado na Fig.1, a força resultante Px paralela ao plano inclinado, escolhida como a direção do eixo x, é Px = P sen θ = mg sen θ onde θ é o ângulo de inclinação do plano inclinado e P = mg é o módulo da força peso do carrinho. Assim, de acordo com a segunda lei de Newton, aplicada na direção do movimento do carrinho, tem-se Fx = max = Px = mg sen θ 1

ou ax = g sen θ (1)

Isto quer dizer que o carrinho, independentemente de sua massa, percorre o plano inclinado com uma aceleração constante e igual a ax = gsenθ. Um resultado fundamental para a conclusão do experimento. Como a