Tarefa Inquiry: O que é Velocidade? Duração: 90 minutos "velocidade", in Dicionário Priberam da Língua Portuguesa [em linha], 2008-2013, http://www.priberam.pt/dlpo/velocidade [consultado em 09-12-2013]. substantivo feminino 1. Qualidade de veloz. 2. Movimento ligeiro. 3. Celeridade; rapidez. Velocidade é um dos conceitos-chave em Física que se alicerça no ensino da cinemática. Contudo, tem também de ser entendido noutros contextos como o da Química (velocidade das reações), o da Biologia (por exemplo, o movimento de animais) e o Social no qual é utilizado com diferentes conotações. Na dimensão disciplinar da Física pode ser entendida como uma grandeza vetorial (velocidade) ou escalar (rapidez). Na dimensão social o conceito de velocidade está incorporado em situações do quotidiano e pode ser mobilizado, por exemplo, em questões sobre segurança rodoviária, sobre o transporte e deslocação diária dos indivíduos ou sobre o mundo do desporto.
Atividade A: O Caminho para a escola Questões de investigação: Como pode ser planificado o seu percurso para a escola? Quais os dados e outros aspetos relevantes que devem ser considerados nessa planificação? Como poderá comparar o seu percurso com os percursos apresentados por outras propostas? A. A medição da rapidez média no percurso a pé para a escola Planificar Executar: (Instrumentos disponíveis: cronómetro, fita métrica) o Defina as medições que deve efetuar para calcular a sua rapidez média. Questões orientadoras: o Defina a forma de executar uma medição mais exata. o Identifique os erros que podem ocorrer. o Preveja como pode identificar a diferença entre caminhar apressadamente e caminhar lentamente o Sugira uma forma que lhe permita manter a velocidade relativamente constante durante o percurso. B. Medição da rapidez média Objetivos o Medir a rapidez média dos veículos (por ex: carro, metro, autocarro, elétrico, bicicleta) utilizados na deslocação para a escola. o Criar uma tabela com os dados de cada fase do percurso e as formas de transporte utilizadas. o Comparar as distâncias e os meios de transporte utilizados com base nos dados registados na tabela. Planificação e questões orientadoras: o Explique como proceder para determinar a distância em cada fase do percurso. o Indique os instrumentos de medição que podem ser utilizados (tradicionais ou modernos). o Enuncie as vantagens e as desvantagens dos instrumentos e metodologias selecionados para determinar a distância.
o Planifique a construção de uma tabela, para que a sua leitura permita claramente: Identificar cada parte do percurso, evidenciar todos os dados recolhidos e os resultados dos cálculos efetuados, identificar a localização espacial de cada fase do percurso. Discussão / conclusões: o Identifique os fatores que influenciam a rapidez média de cada meio de transporte. o Indique o meio de transporte que permite a maior variação de rapidez. o Explique como identifica o meio de transporte mais rápido. o Descreva os fatores que relevou quando, ao estabelecer o seu percurso, selecionou os caminhos e os meios de transporte a utilizar. o Indique um percurso/transporte alternativo? o Identifique as vantagens e desvantagens do percurso alternativo que apresentou. o Indique os fatores que podem influenciar a sua escolha. C. Estimar e comparar a rapidez Todas as manhãs, quatro alunos caminham para a mesma escola. A Catarina e o João vivem na mesma casa, por isso, percorrem a mesma distância, mas não gastam o mesmo tempo. O Pedro vive mais longe e demora mais tempo a chegar à escola. A Maria é a que reside mais perto da escola e o seu percurso leva menos tempo que todos os outros. Todos os alunos mediram a distância e a duração do caminho para a escola. Os dados constam na seguinte tabela: Catarina João Pedro Maria Distância / m 160 1600 2400 1400 Tempo /min 26 24 28 14 Rapidez / m.s -1 Identifique o aluno mais rápido. Ordene os quatro alunos por ordem crescente da sua rapidez média. Apresente os cálculos que comprovam que a estimativa está correta.
Atividade B: Rapidez e segurança dos meios de transporte Questões de investigação: Quão seguro é o transporte automóvel terrestre? Que risco existe em poder ocorrer um acidente rodoviário? De que forma a rapidez pode influenciar a segurança rodoviária? A. A medição da rapidez do transporte: Planificar Executar: (Instrumentos: cronómetro, fita métrica) Defina uma forma de medir, com que rapidez os carros passam na estrada próxima da escola. Crie uma tabela com os dados resultantes da medição. Apresente os dados resultantes da utilização de diferentes instrumentos de medição. Indique os aspetos que considerou na análise dos dados. Questões orientadoras: Qual a grandeza que pode ser medida com o método selecionado? Em que difere da grandeza medida com o método do radar utilizado pela polícia? O que deve alterar na medição para que se possa calcular a velocidade média do veículo? Discussão/conclusões Os condutores respeitam os limites de velocidade legalmente impostos? Pode o troço de estrada analisado ser considerado seguro para os peões? Que perigos detetou? Que conselho poderia dar para que o nível de segurança aumentasse?
B. Análise do gráfico Indique a relação apresentada no gráfico. Identifique o grupo etário que está mais sujeito ao risco de acidentes. Explique as diferenças encontradas entre os vários grupos etários. Figura 6 Percentagem de óbitos atribuídos a acidentes rodoviários, por idade e género, Reino Unido, 2009 C. Análise dos dados Apresente as conclusões que se podem retirar a partir da análise da tabela seguinte. Indique de que dados adicionais necessitaria para identificar o meio de transporte que apresenta maior e menor risco de acidente. Apresente, através de uma estimativa, os dados em falta. Estatística da mortalidade em acidentes (Inglaterra - País de Gales, 2011) Mortalidade Total por acidentes 17 201 Mortalidade Total no transporte 1 970 Carro (condutor, passageiro) 808 Motociclo 347 Pedestre 153 Ciclista 96 http://www.guardian.co.uk
Atividade C: A velocidade e a distância de travagem Questão de investigação Quais os fatores que determinam a distância de travagem de um veículo? Como é que a velocidade inicial influência a distância de travagem? A. Parar e distância de travagem Explique, com base nos dados e outras informações fornecidas no site de cálculo de distância de travagem, Qual a diferença entre travagem e distância de travagem. Quais as variáveis dependentes e independentes quando se calcula a distância de travagem. Cálculo de distância de travagem: http://forensicdynamics.com/stopping-distance-calculator B. Medir a distância de travagem (Materiais e instrumentos necessários: Carro de brincar, fita métrica, areia, borracha áspera; para a inclinação: livros grossos, cartão duro ou mesa de madeira; para medir a rapidez: cronómetro ou outra forma de medir, por exemplo: Sistema de câmara de vídeo) Planificar Executar Projete um sistema de medição utilizando os instrumentos disponíveis. Regule a velocidade inicial utilizando um declive cuja altura pode variar. Meça a velocidade do carro na descida, por exemplo,: o com base no tempo necessário para percorrer uma dada distância (por ex.: 1m), ou o com o auxílio de um feixe de luz (sensor), ou o com a utilização de uma câmara de vídeo de laboratório, (http://www.webcamlaboratory.com/kinematics.php) ou o qualquer outro método. Construa um caminho suficientemente longo para que o carro pare, com: o uma camada, de alguns milímetros, de areia grossa, ou o uma borracha áspera. Registe os dados relativos à medição da rapidez e às distâncias de travagem.
Relacione a distância de travagem com a rapidez. Questões orientadoras Qual a inclinação adequada para o declive? Como se pode manter constante a espessura da camada de areia? Qual o número de medições que devem ser efetuados para uma dada velocidade? Discussão / conclusões A partir da análise do gráfico, indique a conclusão que se pode tirar, no que diz respeito à relação entre a velocidade e a distância de segurança de um automóvel? Com base na relação acima identificada, argumente por que é que a velocidade é mais limitada numa área povoada do que numa autoestrada. C. Análise do gráfico (após a conclusão da parte B da tarefa) Com base nos dados do gráfico responda às seguintes questões: Identifique a relação que existe entre o tempo de reação e o valor da rapidez? (Compare-a com a distância de travagem) Explique por que é que cada condutor necessita de um tempo de reação diferente. Identifique os fatores que podem contribuir para o aumento do tempo de reação do condutor. Identifique a regulamentação que pretende evitar os acidentes que têm origem nestes fatores http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/
Atividade D: Recordistas A tabela seguinte apresenta resultados de competições nos trigésimos Jogos Olímpicos, em Londres, em 2012: Nome do Campeão Olímpico País Distância / m Tempo / min:s Usain Bolt Jamaica 100 9.63 Usain Bolt Jamaica 200 19.32 James Kirani Granada 400 43.93 David Lekuta Rudisha Quénia 800 1:40.91 Represente o desempenho dos quatro atletas num gráfico de velocidade / tempo Represente a linha de tendência em cada um dos gráficos. Identifique, nos gráficos, os instantes em que os recordistas atingiram 100 m e, una-os com uma linha. Questões Indique a diferença que encontra entre os gráficos. Caracterize linha que une os quatro pontos. Explique a rapidez dos atletas com base nos dados dos gráficos Indique o resultado que teria alcançado Usain Bolt se tivesse corrido 800 metros com a rapidez média com que correu os 100 metros. Comente o resultado obtido