Ficheiros âssociâdos:

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1 Ficha do professor Domínio - Mecâ nicâ 1 AL 1.1. QUEDA LIVRE: FORÇA GRAVÍTICA E ACELERA- ÇÃO DA GRAVIDADE Autora: Fernanda Neri TI-Nspire Palavras-chave: Movimento de queda livre; Forças; Massa; Velocidade e Aceleração da gravidade Ficheiros âssociâdos: Queda livre_atividade_professor; queda livre picket fence_atividade_aluno; queda livre bola_atividade_aluno; queda livre_ régua_atividade_aluno; queda de objetos.tns; teste queda livre 1.Objetivo Gerâl Determinar a aceleração da gravidade num movimento de queda livre e verificar se depende da massa dos corpos.. Metâs Específicâs 1. Medir tempos e determinar velocidades num movimento de queda.. Fundamentar o procedimento da determinação de uma velocidade com uma célula fotoelétrica. 3. Determinar a aceleração num movimento de queda (medição indireta), a partir da definição de aceleração média, e compará-la com o valor tabelado para a aceleração da gravidade. 4. Avaliar a exatidão do resultado e calcular o erro percentual, supondo uma queda livre. 5. Concluir que, na queda livre, corpos com massas diferentes experimentam a mesma aceleração. 3.Comentâ rios Para rentabilizar o material cada grupo pode executar uma experiência diferente. Como cada experiência é muito rápida todos os grupos poderão repetir a atividade calculando a aceleração e depois fazer a média. O documento queda livre.tns é um documento que permite ao docente avaliar rapidamente o que o aluno sabe da atividade experimental, podendo analisar os dados resultantes de uma experiência já efetuada A simulação de queda de objetos ajuda os alunos a compreenderem melhor o conceito de queda com ou sem resistência de ar. A.Picket Fence 4.A Mâteriâl Unidade portátil TI-Nspire Lab Cradle Picket Fence Clipes Suporte Mola 1

2 Ficha do professor Domínio - Mecâ nicâ 5.A.Procedimento Coloque a unidade portátil no Lab Cradle Ligue a célula a um dos canais digitais do Lab Cradle. Abra a aplicação Vernier DataQuest Este sensor normalmente não é reconhecido de imediato. Então deve proceder do seguinte modo: b 1: Experiência A: Configuração avançada 3: Configurar sensor Selecione o canal onde tem o sensor ligado. Procure o sensor Photogate Utilize a aplicação Picket Fence Quando pretender iniciar pressione a seta verde Largue a Picket Fence e o programa começará a registar os dados. Repita o procedimento 3 vezes 6.A Resultâdos 7.A Câ lculos A aceleração média de cada lançamento pode ser calculada fazendo b: 4: Analisar 6: Ajuste da Curva e para o gráfico da distância escolher quadrática ou retirar os diferentes valores de acelerações para cada lançamento e copiar para uma página de listas. Para isso faça /~ 4:Adicionar Listas e Folha de Cálculo. Na página Listas e Folha de Cálculo e com o cursor na célula 1 faça a média. b 3:dados 6:Lista 3:média

3 Ficha do professor Domínio - Mecâ nicâ B.Bolâ 4.B Mâteriâl Unidade portátil TI-Nspire CBR Suporte Bola 5.B Procedimento Ligue o cabo do CBR à unidade portátil. Abra a aplicação Vernier DataQuest Escolha um intervalo de tempo curto (,5 s). Para isso faça b 1: Experiência 8: Configuração de recolha. Preencha os campos indicados no ecrã. Quando terminar faça OK e continue com o procedimento a seguir indicado. Coloque o CBR num suporte, a cerca de 1,5 m do chão, e com a bola no chão debaixo do sensor, de modo que este meça a altura a que a bola se encontra. Para isso faça b 1: Experiência 9: Configurar sensor 4: Inverter. b 1: Experiência 9: Configurar sensor 3: Zero. Coloque a bola a cerca de 30 cm do sensor de posição (CBR) e largue-a no instante em que acionar o botão Iniciar da unidade portátil. O sensor vai registando, em função do tempo, a distância a que a bola se encontra. Os pontos em que a bola está mais perto do sensor são os diversos pontos de altura máxima atingidos pela bola após cada ressalto. Os pontos de altura zero são os pontos em que a bolo toca no solo. 6.B. Resultâdos Do gráfico obtido selecione uma parte correspondente à queda. Com o cursor sobre a região selecionada fazer b: : Dados 5:Rasurar dado : Fora da região selecionada. b 4: Analisar 6: Ajuste de curva Escolha para o gráfico posição a função que melhor se ajusta à parte do gráfico correspondente à queda. Proceda de igual modo para o movimento de subida da bola. Abra uma nova página para registar os valores das acelerações obtidas em cada ensaio. Para isso faça /~ 4:Adicionar Listas e Folha de Cálculo. 7.B Câ lculos Na página Listas e Folha de Cálculo e com o cursor na célula 1 fazer a média. b 3:dados 6:Lista 3:média 3

4 Ficha do professor Domínio - Mecâ nicâ C.Re guâ 4.C Mâteriâl Unidade portátil TI-Nspire Lab Cradle Régua com duas barras Clipes Suporte Mola 5.C Procedimento Coloque a unidade portátil no Lab Cradle Ligue a célula a um dos canais digitais do Lab Cradle. Abra a aplicação Vernier DataQuest Este sensor normalmente não é reconhecido de imediato. Então deve proceder do seguinte modo: b 1: Experiência A: Configuração avançada 3: Configurar sensor Selecione o canal onde tem o sensor ligado. Procure o sensor Photogate Como por defeito, aparece selecionada a aplicação Picket Fence, terá de escolher o que lhe interessa e para esta experiência que é Porta e pulsação b 1: Experiência 8: Configuração de Recolha Porta Registe a largura das barras negras e indique que termine a recolha em paragem. Aqui o nº de eventos não tem importância. Para iniciar pressione a seta verde. Largue a régua e verá que os valores de tempo e velocidade surgem de imediato. Repita o procedimento 3 vezes 6.C Resultâdos Na tabela apresentada ao lado calcule Δv e para Δt faça a diferença entre o tempo de inicio de bloqueio na 1ª barra e o fim de bloqueio na ª barra 7.C Câ lculos Abra uma nova página para registar os valores das acelerações obtidas em cada ensaio. Para isso faça /~ 4:Adicionar Listas e Folha de Cálculo. Na página listas e folha de cálculo e com o cursor na célula 1 faça a média. b 3:dados 6:Lista 3:média 4

5 Ficha do professor Domínio - Mecâ nicâ 8.Concluso es Ao confrontar os resultados dos diferentes grupos compreender-se-á que a massa dos objetos não influencia o valor da aceleração da gravidade. Nesta experiência a má manipulação do operador, tal como colocar a régua numa posição que não seja exatamente perpendicular à passagem do feixe ou inadvertidamente não largar mas impulsionar alguma força inicial poderá justificar a o erro percentual obtido. 5

6 AL 1.1. QUEDA LIVRE: FORÇA GRAVÍTICA E ACELERA- ÇÃO DA GRAVIDADE Autora : Fernanda Neri TI-Nspire Objetivo Gerâl Determinar a aceleração da gravidade num movimento de queda livre e verificar se depende da massa dos corpos. 1. Metâs Específicâs 1. Medir tempos e determinar velocidades num movimento de queda.. Determinar a aceleração num movimento de queda (medição indireta), a partir da definição de aceleração média, e compará-la com o valor tabelado para a aceleração da gravidade. 3. Avaliar a exatidão do resultado e calcular o erro percentual, supondo uma queda livre. 4. Concluir que, na queda livre, corpos com massas diferentes experimentam a mesma aceleração.. Introduçâ o Teo ricâ Segundo Aristóteles a queda dos corpos dependia da sua massa, quanto maior a massa mais depressa cairiam esses mesmos corpos. No sec XVI Galileu opôs-se a essa teoria dizendo que corpos com massas diferentes quando lançados da mesma altura e na ausência da resistência do ar atingiriam o solo ao mesmo tempo. Dizemos que um objeto está em queda livre quando a única força que sobre ele atua é a força gravítica. Quando o objeto em queda livre está perto da superfície da Terra, a força gravitacional é quase constante. Como resultado, um objeto em queda livre cai com uma aceleração constante. Esta aceleração é representada por o símbolo g, cujo valor à superfície da Terra é aproximadamente 9,8 m/s. 1 Como o movimento ocorre na vertical e a aceleração é g, pela lei do movimento podemos escrever: y y 0 v 0 t gt (SI), e a lei da velocidade pode ser traduzida pela expressão: v v gt (SI) 3. Preve 1. Supõe um corpo à superfície da Terra que está em queda, não havendo resistência do ar Que forças atuam sobre esse corpo? 1.. Será que o corpo está sujeito a alguma aceleração? 1.3. Como classificas o movimento desse corpo? Escreve a equação que permite saber a posição do corpo para cada instante de queda. Mm Fg G d. Se a Lua gira à volta da Terra porque a Terra exerce sobre a Lua uma força (Força Gravítica) tal como a Terra exerce sobre um corpo à sua superfície. Então a Lua está em queda livre. Explica porque será que a Lua não cai para a Terra? 3. Será que uma bola experimentará durante a subida uma aceleração diferente da que ocorre na descida? 1

7 4. Mâteriâl Unidade portátil TI-Nspire CBR Suporte Bola 5.Procedimento Liga o cabo do CBR à unidade portátil. Liga a unidade portátil e seleciona o ícone Escolhe um intervalo de tempo curto (,5 s). Para isso faz b 1: Experiência 8: Configuração de recolha. Preenche os campos indicados no ecrã. Quando terminares faz OK e continua com o procedimento a seguir indicado. Coloca o CBR num suporte, a cerca de 1,5 m do chão, e coloca a bola no chão debaixo do sensor, de modo que este meça a altura a que a bola se encontra. Para isso faz b 1: Experiência 9: Configurar sensor 4: Inverter. b 1: Experiência 9: Configurar sensor 3: Zero. Coloca a bola a cerca de 30 cm do sensor de posição (CBR) e larga-a no instante em que o colega acionar o botão Iniciar da unidade portátil O sensor vai registando, em função do tempo, a distância a que a bola se encontra. Os pontos em que a bola está mais perto do sensor são os diversos pontos de altura máxima atingidos pela bola após cada ressalto. Os pontos de altura zero são os pontos em que a bola se aproxima do solo. Faz o mesmo procedimento usando uma bola de massa diferente. 6. Resultâdos Do gráfico obtido seleciona uma parte correspondente à queda. Com o cursor sobre a região selecionada faz b: : Dados 5:Rasurar dado : Fora da região selecionada. b 4: Analisar 6: Ajuste de curva Escolhe para o gráfico posição a função que melhor se ajusta à parte do gráfico correspondente à queda. Procede de igual modo para o movimento de subida da bola. Abre uma nova página para registares os valores das acelerações obtidas em cada ensaio. Para isso faz /~ 4:Adicionar Listas e Folha de Cálculo.

8 7.Câ lculos Na página Listas e Folha de Cálculo e com o cursor na célula 1 faz a média b 3:dados 6:Lista 3:média 8.Reflete 1. Compara os valores da aceleração da gravidade determinados experimentalmente com o valor padrão e calcula o erro percentual.. Pelos resultados obtidos indica se a aceleração da gravidade depende da massa dos corpos. 3

9 AL 1.1. QUEDA LIVRE: FORÇA GRAVÍTICA E ACELERA- ÇÃO DA GRAVIDADE Autora : Fernanda Neri TI-Nspire Objetivo Gerâl Determinar a aceleração da gravidade num movimento de queda livre e verificar se depende da massa dos corpos. 1. Metâs Específicâs 1. Medir tempos e determinar velocidades num movimento de queda.. Fundamentar o procedimento da determinação de uma velocidade com uma célula fotoelétrica. 3. Determinar a aceleração num movimento de queda (medição indireta), a partir da definição de aceleração média, e compará-la com o valor tabelado para a aceleração da gravidade. 4. Avaliar a exatidão do resultado e calcular o erro percentual, supondo uma queda livre. 5. Concluir que, na queda livre, corpos com massas diferentes experimentam a mesma aceleração.. Introduçâ o Teo ricâ Segundo Aristóteles a queda dos corpos dependia da sua massa, quanto maior a massa mais depressa cairiam esses mesmos corpos. No sec XVI Galileu opôs-se a essa teoria dizendo que corpos com massas diferentes quando lançados da mesma altura e na ausência da resistência do ar atingiriam o solo ao mesmo tempo. Dizemos que um objeto está em queda livre quando a única força que sobre ele atua é a força gravítica. Quando o objeto em queda livre está perto da superfície da Terra, a força gravitacional é quase constante. Como resultado, um objeto em queda livre cai a uma aceleração constante. Esta aceleração é representada pelo símbolo g, cujo valor à superfície da Terra é aproximadamente 9,8 m/s. Nesta experiência, terá a vantagem de usar um cronómetro muito preciso chamado Photogate, que não é mais do que uma célula fotoeléctrica. O Photogate tem uma fonte de luz infravermelha que o atravessa de um lado para o outro. Sempre que colocar um corpo opaco entre as células, este feixe de luz é bloqueado. Assim ao deixar cair uma régua de plástico transparente com barras pretas uniformemente espaçadas, quando a régua atravessar o Photogate, será medido o tempo de um bloqueio provocado pelas barras pretas. Como o movimento ocorre na vertical e a aceleração é g, pela lei do movimento podemos escrever: E a lei da velocidade pode ser traduzida pela expressão: v v gt (SI) 0 y y 0 1 v 0 t gt (SI) 3. Preve 1. Supõe um corpo à superfície da Terra que está em queda, não havendo resistência do ar Que forças atuam sobre esse corpo? 1.. Será que o corpo está sujeito a alguma aceleração? 1.3. Como classificas o movimento desse corpo? 1.4. Escreve a equação que permite saber a posição do corpo para cada instante de queda. 1

10 Mm. Se a Lua gira à volta da Terra porque a Terra exerce sobre a Lua uma força (Força Gravítica) Fg G tal como a Terra d exerce sobre um corpo à sua superfície. Então a Lua está em queda livre. Explica porque será que a Lua não cai para a Terra. 4. Mâteriâl Unidade portátil TI-Nspire Lab Cradle Picket Fence Clipes Suporte Mola 5.Procedimento Coloca a unidade portátil no Lab Cradle Liga a célula a um dos canais digitais do Lab Cradle. Abre a aplicação Vernier DataQuest Este sensor normalmente não é reconhecido de imediato então deves proceder do seguinte modo: b 1: Experiência A: Configuração avançada 3: Configurar sensor Seleciona o canal onde tens o sensor ligado. Procura o sensor Photogate Utiliza a aplicação Picket Fence Quando pretenderes iniciar pressiona a seta verde Larga a Picket Fence e o programa começará a registar os dados. Repete o procedimento 3 vezes. Coloca agora dois clipes nas barras pretas para aumentar a massa e deixa cair a régua do mesmo modo que anteriormente. 6. Resultâdos Abre uma nova página para registares os valores das acelerações obtidas em cada ensaio. Para isso faz /~ 4:Adicionar Listas e Folha de Cálculo.

11 7.Câ lculos Na página Listas e Folha de Cálculo e com o cursor na célula 1 faz a média. b 3:dados 6:Lista 3:média 8.Reflete 1. Compara os valores da aceleração da gravidade determinados experimentalmente com o valor padrão e calcula o erro percentual.. Pelos resultados obtidos indica se a aceleração de gravidade depende da massa dos corpos. 3

12 AL 1.1. QUEDA LIVRE: FORÇA GRAVÍTICA E ACELERA- ÇÃO DA GRAVIDADE Autora : Fernanda Neri TI-Nspire Objetivo Gerâl Determinar a aceleração da gravidade num movimento de queda livre e verificar se depende da massa dos corpos. 1. Metâs Específicâs 1. Medir tempos e determinar velocidades num movimento de queda.. Fundamentar o procedimento da determinação de uma velocidade com uma célula fotoelétrica. 3. Determinar a aceleração num movimento de queda (medição indireta), a partir da definição de aceleração média, e compará-la com o valor tabelado para a aceleração da gravidade. 4. Avaliar a exatidão do resultado e calcular o erro percentual, supondo uma queda livre. 5. Concluir que, na queda livre, corpos com massas diferentes experimentam a mesma aceleração.. Introduçâ o Teo ricâ Segundo Aristóteles a queda dos corpos dependia da sua massa, quanto maior a massa mais depressa cairiam esses mesmos corpos. No sec XVI Galileu opôs-se a essa teoria dizendo que corpos com massas diferentes quando lançados da mesma altura e na ausência da resistência do ar atingiriam o solo ao mesmo tempo. Dizemos que um objeto está em queda livre quando a única força que sobre ele atua é a força gravítica. Quando o objeto em queda livre está perto da superfície da Terra, a força gravitacional é quase constante. Como resultado, um objeto em queda livre cai a uma aceleração constante. Esta aceleração é representada pelo símbolo g, cujo valor à superfície da Terra é aproximadamente 9,8 m/s. Nesta experiência, terá a vantagem de usar um cronómetro muito preciso chamado Photogate, que não é mais do que uma célula fotoeléctrica. O Photogate tem uma fonte de luz infravermelha que o atravessa de um lado para o outro. Sempre que colocar um corpo opaco atravessando a célula, este feixe de luz é bloqueado. Assim ao deixar cair uma régua de plástico transparente com barras pretas, quando a régua atravessar o Photogate, será medido o tempo de um bloqueio provocado pelas barras pretas. 1 Como o movimento ocorre na vertical e a aceleração é g, pela lei do movimento podemos escrever: y y 0 v 0 t gt (SI) E a lei da velocidade pode ser traduzida pela expressão: v v gt (SI) 0 3. Preve 1. Supõe um corpo à superfície da Terra que está em queda, não havendo resistência do ar Que forças atuam sobre esse corpo? 1.. Será que o corpo está sujeito a alguma aceleração? 1.3. Como classificas o movimento desse corpo? 1.4. Escreve a equação que permite saber a posição do corpo para cada instante de queda. 1

13 Fi ch a do a l un o Domínio Mecânicâ. Se a Lua gira à volta da Terra porque a Terra exerce sobre a Lua uma força (Força Gravítica), Fg G Mm tal como a d Terra exerce sobre um corpo à sua superfície. Então a Lua está em queda livre. Explica porque será que a Lua não cai para a Terra? 4. Mâteriâl Unidade portátil TI-Nspire Lab Cradle Régua com duas barras Clipes Suporte Mola 5.Procedimento Coloca a unidade portátil no Lab Cradle Liga a célula a um dos canais digitais do Lab Cradle. Abre a aplicação Vernier DataQuest Este sensor normalmente não é reconhecido de imediato então deves proceder do seguinte modo: b 1: Experiência A: Configuração avançada 3: Configurar sensor seleciona o canal onde tens o sensor ligado. Procura o sensor Photogate. Como, por defeito aparece selecionada a aplicação Picket Fence, terás de escolher o que te interessa para esta experiência que é Porta e pulsação. b 1: Experiência 8: Configuração de Recolha Porta Regista a largura das barras negras e indica que termine a recolha em paragem. Aqui o nº de eventos não tem importância. Para iniciar pressiona a seta verde. po e velocidade surgem de imediato. Larga a régua e verás que os valores de tem- Repete o procedimento 3 vezes. Coloca agora dois clipes nas barras pretas para aumentar a massa e deixa cair a régua do mesmo modo que anteriormente. 6. Resultâdos Na tabela apresentada ao lado calcula Δv e para Δt faz a diferença entre o tempo de início de bloqueio na 1ª barra e o fim de bloqueio na ª barra

14 7.Câ lculos Abre uma nova página para registares os valores das acelerações obtidas em cada ensaio. Para isso faz /~ 4:Adicionar Listas e Folha de Cálculo. Na página listas e folha de cálculo e com o cursor na célula 1 faz a média b 3:dados 6:Lista 3:média 8.Reflete 1. Compara os valores da aceleração da gravidade determinados experimentalmente com o valor padrão e calcula o erro percentual.. Pelos resultados obtidos indica se a aceleração da gravidade depende da massa dos corpos. 3