Ficha do professor AL 1.2. FORÇAS OS MOVIMETOS RETILÍEOS ACELERADO E UIFORME Autora: Fernanda eri TI-spire Palavras-chave: Forças; Inércia; Massa; Velocidade e Aceleração da gravidade Ficheiros âssociâdos: forças nos movimentos retilíneos_atividade_professor; forças nos movimentos retilíneos_atividade_aluno; forças nos movimentos retílineos.tns 1.Objetivo Gerâl Identificar forças que atuam sobre um corpo, que se move em linha reta num plano horizontal, e investigar o seu movimento quando sujeito a uma resultante de forças não nula e nula. 2. Metâs Específicâs 1. Identificar as forças que atuam sobre um carrinho que se move num plano horizontal. 2. Medir intervalos de tempo e velocidades. 3. Construir um gráfico da velocidade em função do tempo, identificando tipos de movimento. 4. Concluir qual é o tipo de movimento do carrinho quando a resultante das forças que atuam sobre ele passa a ser nula. 5. Explicar, com base no gráfico velocidade-tempo, se os efeitos do atrito são ou não desprezáveis. 6. Confrontar os resultados experimentais com os pontos de vista históricos de Aristóteles, de Galileu e de ewton. 3.Comentâ rios A realização com o CBR permite ao professor explicar a atividade aos alunos de modo a que estes possam prever os resultados da experiência. Para diminuir ao máximo as forças de atrito deve deixar-se o compressor ligado algum tempo antes de iniciar a atividade. 4. A. Mâteriâl CBR Unidade portátil TI-spire CBR Móvel para calha de ar Fio Roldana Calha de ar Massa marcada 1
Ficha do professor 5.A Procedimento Ligue o cabo do CBR à unidade portátil ou ligue o cabo digital do CBR ao Lab Cradle e ligue ao PC. Abra a aplicação Vernier DataQuest Escolha um intervalo de tempo curto (2,5 s). Para isso pressione o campo Modo ou fazer b 1: Experiência 8: Configuração de recolha. Preencher os campos indicados no ecrã. Quando terminar fazer OK e continuar com o procedimento a seguir indicado. Coloque o móvel sobre a calha de ar a cerca de 30 cm do sensor de posição (CBR) e largue o móvel no instante em que se acionar o botão Iniciar O sensor vai registando, em função do tempo, a distância a que o móvel se encontra. 6.A. Resultâdos Do gráfico obtido selecionar uma parte correspondente o movimento do móvel. Com o cursor sobre a região selecionada faça: b: 2 Dados 5:rasurar dado 2: Fora da região selecionada. 4.B Mâteriâl Ce lulâ Unidade portátil TI-spire Lab Cradle Célula fotoelétrica (Photogate) Calha de ar Móvel para calha de ar Fio Roldana Massa marcada Cronómetro 5.B 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 selecionar o canal onde tem o sensor ligado. 2
Ficha do professor Procure o sensor Photogate Como por defeito aparece selecionada a aplicação Picket Fence terá de escolher o que lhe interessa e para esta experiência é: Porta e pulsação b 1: Experiência 8: Configuração de Recolha Porta e pulsação Registe a largura do obstáculo que vai atravessar a célula e indique que termina a recolha em paragem. ota: o número de eventos não tem importância. Para iniciar pressione a seta verde. velocidade surgem de imediato. Largue o móvel e os valores de tempo e Com um cronómetro registe o tempo desde que larga o móvel até a chegada à célula Registe os valores do tempo numa nova página /~ 4:Adicione Listas e Folha de Cálculo Repita o procedimento 3 vezes para cada posição da célula. 6.B Resultâdos esta experiência a coluna Tempo regista o tempo desde o inicio do ensaio até cada lançamento, por isso esses valores de tempo não devem ser considerados. A coluna Estado mostra apenas se a célula está bloqueada ou desbloqueada. A coluna B2B é que nos indica o tempo que a célula esteve bloqueada (o tempo que o obstáculo demorou a passar a célula). uma outra coluna aparecem os valores das velocidades. 7.B Trâtâmento de resultâdos a página listas e folha de cálculo, copie os tempos de passagem pela célula e calcule os valores das velocidades. Registe os tempos desde o ponto de em que largou o móvel até à célula. Faça a média dos tempos medidos na célula e calcule a velocidades para cada posição da célula, com o cursor na célula 1 da coluna correspondente aos tempos médios e velocidade médias faça a média. b 3:dados 6:Lista 3:média Trace um gráfico da velocidade em função do tempo até á célula, identificando tipos de movimento. /~ 5: Adicionar Dados e Estatística 8.Concluso es Pela análise do gráfico obtido quer usando o CBR quer usando a célula podemos inferir que o móvel se move com movimento retilíneo acelerado até o peso que o puxa tocar no chão uma vez que a resultante das forças é diferente de zero e tem a direção e sentido do movimento. Quando o peso toca no solo o móvel passa a ter movimento retilíneo uniforme pois a resultante das forças que atua sobre o corpo A é nula. De acordo com a segunda lei de ewton quando o móvel é puxado está sujeito a uma aceleração mb a m m a B g roldana E a primeira lei que diz que quando a aceleração é nula porque a resultante das forças é zero, se o corpo está em movimento este continua com movimento retilíneo e uniforme. 3
Ficha do aluno AL 1.2. FORÇAS OS MOVIMETOS RETILÍEOS ACELERADO E UIFORME Autora: Fernanda eri TI-spire Objetivo Gerâl Identificar forças que atuam sobre um corpo, que se move em linha reta num plano horizontal, e investigar o seu movimento quando sujeito a uma resultante de forças não nula e nula. 1. Metâs Específicâs 1. Identificar as forças que atuam sobre um carrinho que se move num plano horizontal. 2. Medir intervalos de tempo e velocidades. 3. Construir um gráfico da velocidade em função do tempo, identificando tipos de movimento. 4. Concluir qual é o tipo de movimento do carrinho quando a resultante das forças que atuam sobre ele passa a ser nula. 5. Explicar, com base no gráfico velocidade-tempo, se os efeitos do atrito são ou não desprezáveis. 6. Confrontar os resultados experimentais com os pontos de vista históricos de Aristóteles, de Galileu e de ewton. 2. Introduçâ o Teo ricâ Quando um corpo está em repouso ele está sujeito à ação de forças. Se essas forças se anularem, este, se está em repouso irá continuar em repouso e se se encontrar em movimento então o mesmo irá permanecer com movimento retilíneo e uniforme indefinidamente, não se verificando alteração na sua velocidade ao longo do tempo, obedecendo assim à 1ª Lei de ewton ou Lei da Inércia. Se a resultante das forças que atuam num corpo for diferente de zero o corpo vai adquirir aceleração e a sua velocidade vai variando. ormal Força Gravítica F ormal F Força Gravítica Força F F R ma A aceleração a adquirida por um corpo depende da massa m do corpo e da resultante das forças F que lhe são aplicadas. A R expressão acima apresentada traduz a 2ª Lei de ewton ou Lei Fundamental da Dinâmica. 3. Preve 1. a figura ao lado temos um móvel que desliza sem atrito ao longo de uma mesa. O móvel está preso a um fio que passa por uma roldana e tem suspenso um corpo B de massa 100g. roldana 1.1 Representa o diagrama de forças que atuam sobre cada um dos corpos assinalados na figura. 1.2 Antes do corpo B tocar no solo a velocidade do conjunto aumenta, mantém-se ou diminui? 1
Ficha do aluno 1.3 Que tipo de movimento terá o corpo A e o corpo B antes deste último tocar no solo? 1.4 Qual é a aceleração do conjunto. 2. Quando o corpo B toca no solo indique se... 2.1...há alteração nos diagramas de forças representados em 1.1. 2.2...o corpo A para imediatamente. 4. Mâteriâl Unidade portátil TI-spire Lab Cradle Célula fotoelétrica (Photogate) Calha de ar Móvel para calha de ar Fio Roldana Massa marcada Cronómetro 5. Procedimento Colocar a unidade portátil no Lab Cradle Ligar a célula a um dos canais digitais do Lab Cradle. Abrir a aplicação Vernier DataQuest Este sensor normalmente não é reconhecido de imediato. E então deves proceder do seguinte modo: b 1: Experiência A: Configuração avançada 3: Configurar sensor selecionar o canal onde tem o sensor ligado. Procurar o sensor Photogate. Como por defeito aparece selecionada a aplicação Picket Fence terás de escolher o que te interessa e para esta experiência é Porta e pulsação. b 1: Experiência 8: Configuração de Recolha Porta e pulsação Regista a largura do obstáculo que vai atravessar a célula e indica que termina a recolha em paragem. ota - Aqui o nº de eventos não tem importância. Para iniciares pressiona a seta verde velocidade surgem de imediato. largar o móvel e os valores de tempo e Com um cronómetro registar o tempo desde que largas o móvel até à chegada à célula. Regista os valores do tempo numa nova página /~ Folha de Cálculo. 4:Adicionar Listas e Repete o procedimento 3 vezes para cada posição da célula. Desloca a célula para nova posição ao longo da calha e repete os procedimentos anteriores. 2
Ficha do aluno 6.Resultâdos esta experiência a coluna Tempo regista o tempo desde o inicio do ensaio até cada lançamento, por isso esses valores de tempo não devemos considerar. A coluna Estado mostra apenas se a célula está bloqueada ou desbloqueada. A coluna B2B é que nos indica o tempo que a célula esteve bloqueada (o tempo que o obstáculo demorou a passar a célula). uma outra coluna aparecem os valores das velocidades. 7.Trâtâmento de resultâdos a página listas e folhas de cálculo, copia os tempos de passagem pela célula e calcula os valores médios para cada posição. Calcula o valor da velocidade do móvel para cada posição. Com o cursor na célula 1 da coluna correspondente aos tempos médios faz a média b 3:dados 6:Lista 3:média Traça um gráfico da velocidade em função do tempo, /~ e Estatística e identifica os tipos de movimento. 5: Adicionar Dados 8.Reflete 1. A partir do gráfico responde ás questões a seguir apresentadas. 1. 1. Ao longo do percurso o movimento do corpo A será do mesmo tipo? Caracterize o(s) tipo(s) de movimento descrito pelo móvel A. 1. 2. A partir do gráfico traçado calcula a aceleração do corpo antes do corpo B bater no solo e compara com o valor previsto teoricamente. 1. 3. Explica, com base no gráfico velocidade-tempo, se os efeitos do atrito são ou não desprezáveis. 2. Confronta os resultados experimentais com os pontos de vista históricos de Aristóteles, de Galileu e de ewton. 3