ficheiros âssociâdos - dismel lda · móvel para calha de ar fio ... expressão acima apresentada...
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Ficha do professor Domí nio - Mecâ nicâ
AL 1.2. FORÇAS NOS MOVIMENTOS RETILÍNEOS ACELERADO E
UNIFORME
Autora: Fernanda Neri TI-Nspire
1
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 Especí ficâs
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 Newton.
3.Comentâ rios A realização com o CBR permite ao professor explicar a atividade aos alunos de modo a que estes possam prever os resulta-dos da experiência.
Para diminuir ao máximo as forças de atrito deve deixar-se o compressor ligado algum tempo antes de iniciar a atividade.
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 movi-mentos retílineos.tns
4. A. Mâteriâl
CBR
Unidade portátil TI-Nspire
CBR
Móvel para calha de ar
Fio
Roldana
Calha de ar
Massa marcada
Ficha do professor Domí nio - Mecâ nicâ
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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 indi-
cados 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 regis-
tando, 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-Nspire
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 sele-
cionar o canal onde tem o sensor ligado.
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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. Nota: o número de eventos não tem importância.
Para iniciar pressione a seta verde. Largue o móvel e os valores de tempo e
velocidade surgem de imediato.
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
Nesta 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).
Numa outra coluna aparecem os valores das velocidades.
7.B Trâtâmento de resultâdos
Na 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 . b3:dados 6:Lista3: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 senti-
do 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 Newton quando o móvel é puxado está sujeito a uma
aceleração
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.
roldana
gmm
ma
Ba
B
Ficha do aluno Domí nio - Mecâ nicâ
AL 1.2. FORÇAS NOS MOVIMENTOS RETILÍNEOS ACELERADO E
UNIFORME
Autora: Fernanda Neri TI-Nspire
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.
1. Metâs Especí ficâs
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 Newton.
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 velocida-
de ao longo do tempo, obedecendo assim à 1ª Lei de Newton 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.
A aceleração adquirida por um corpo depende da massa m do corpo e da resultante das forças que lhe são aplicadas. A
expressão acima apresentada traduz a 2ª Lei de Newton ou Lei Fundamental da Dinâmica.
3. Preve
1. Na 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.
1.1 Representa o diagrama de forças que atuam sobre cada um dos cor-
pos assinalados na figura.
1.2 Antes do corpo B tocar no solo a velocidade do conjunto aumenta,
mantém-se ou diminui?
roldana
amF R
FN
gF
N Normal
Força Gravítica
F Força F
gF
N
gF
N Normal
Força Gravítica gF
a RF
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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-Nspire
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. Nota - Aqui o nº de eventos não tem importância.
Para iniciares pressiona a seta verde largar o móvel e os valores de tempo e
velocidade surgem de imediato.
Com um cronómetro registar o tempo desde que largas o móvel até à chegada à
célula.
Regista os valores do tempo numa nova página /~ 4:Adicionar Listas e
Folha de Cálculo.
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.
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6.Resultâdos
Nesta experiência a coluna Tempo regista o tempo desde o inicio do ensaio até ca-
da 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).
Numa outra coluna aparecem os valores das velocidades.
7.Trâtâmento de resultâdos
Na 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
b3:dados 6:Lista3:média
Traça um gráfico da velocidade em função do tempo, /~ 5: Adicionar Dados
e Estatística e identifica os tipos de movimento.
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 pre-
visto 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 Newton.