AL 1.2 Forças nos movimentos retilíneos acelerado e uniforme

 

Objetivo geral: 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.

 

Metas transversais

Aprendizagem do tipo processual:

  • Identificar material e equipamento de laboratório e manuseá-lo corretamente, respeitando regras de segurança e instruções recebidas.

  • Construir uma montagem laboratorial a partir de um esquema ou de uma descrição.

  • Operacionalizar o controlo de uma variável.

  • Identificar aparelhos de medida, analógicos e digitais, o seu intervalo de funcionamento e a respetiva incerteza de leitura.

  • Efetuar medições utilizando material de laboratório analógico, digital ou de aquisição automática de dados.

  • Representar um conjunto de medidas experimentais em tabela, associando-lhes as respetivas incertezas de leitura dos aparelhos de medida utilizados.

 

Aprendizagem do tipo conceptual:

  • Identificar o objetivo de um trabalho prático.

  • Identificar o referencial teórico no qual se baseia o procedimento utilizado num trabalho prático, incluindo regras de segurança específicas.

  • Descrever  o procedimento que permite dar resposta ao objetivo de um trabalho prático.

  • Conceber um procedimento capaz de validar uma dada hipótese, ou estabelecer relações entre variáveis, e decidir sobre as variáveis a controlar.

  • Representar esquemas de montagens.

  • Utilizar regras de contagem de algarismos significativos.

  • Construir gráficos a partir de listas de dados, utilizando papel ou suportes digitais.

  • Interpretar representações gráficas, estabelecendo relações entre as grandezas.

  • Avaliar a credibilidade de um resultado experimental, confrontando-o com previsões do modelo teórico, e discutir os seus limites de validade.

  • Generalizar interpretações baseadas em resultados experimentais para explicar outros fenómenos que tenham o mesmo fundamento teórico.

  • Elaborar um relatório, ou síntese, sobre uma atividade prática, em formatos diversos.

 

Metas específicas

  • Identificar as forças que atuam sobre um carrinho que se move num plano horizontal;

  • Medir intervalos de tempo e velocidade;

  • Construir o gráfico velocidade em função do tempo, identificando tipos de movimento;

  • Concluir qual é o tipo de movimento do carrinho quando a resultante das forças que atuam sobre ele passa a ser nula;

  • Explicar, com base no gráfico velocidade-tempo, se os efeitos do atrito são ou não desprezáveis;

  • Confrontar os resultados experimentais com os pontos de vista de Aristóteles, de Galileu e de
    Newton.

 

Questões pré-laboratoriais

1. As conceções sobre o movimento evoluíram fruto das contribuições de Aristóteles, Galileu e Newton.

 Enumere as principais ideias de cada um deles sobre o movimento.

2. Represente a(s) força(s) que atua(m) sobre o carrinho.

3. Classifique o movimento do carrinho.

 

Registos efetuados

 

Exploração dos resultados

A análise do gráfico permite determinar:

  • o intervalo de tempo correspondente a tensão não nula: [0,15; 1,10] s;

  • o instante em que ocorre a colisão do corpo suspenso com o solo: t = 1,10 s;

  • o intervalo de tempo correspondente a tensão nula: [1,10; 2,00] s;

  • os tipos de movimento:

– [0,15; 1,10] s – movimento retilíneo uniformemente acelerado;

– [1,10; 2,00] s – movimento retilíneo e uniforme.

Uma vez que o valor da velocidade se manteve praticamente constante a partir do instante em que a tensão se anulou, continuando apenas a atuarem sobre o carrinho as forças peso e normal que se anulam, podemos concluir que o atrito é desprezável.

 

Análise de resultados

Com o material e o equipamento sugeridos e uma utilização correta dos mesmos, é possível atingir as metas propostas na atividade.

O gráfico obtido permite verificar experimentalmente que quando a resultante das forças é nula o carrinho se move com movimento retilíneo e uniforme.

Nesta atividade, as possíveis causas de insucesso podem estar relacionadas com a escolha do carrinho e do plano horizontal sobre o qual este se desloca.

Revela-se essencial a utilização de um carrinho de baixo atrito e a escolha de um plano desprovido de qualquer inclinação e rugosidade que possam adulterar o resultado final.

Havendo possibilidade, será preferível usar uma calha metálica.

As dimensões do carrinho devem ser pequenas, por causa da resistência do ar, mas não em demasia pois diminuem as possibilidades de o sensor de movimento fazer uma leitura exata a grande distância.

Recomendou-se aos alunos que observassem uma distância de, pelo menos, 15 cm entre o sensor e a posição inicial do carrinho.

Caso essa distância seja inferior, os impulsos ultrassónicos emitidos consecutivamente pelo sensor sobrepõem-se, sendo incorretamente identificados.

 

Questões pós-laboratoriais

1. Caracterize o movimento do carrinho ao longo da trajetória.

2. Determine o módulo da aceleração para cada tipo de movimento.

3. Explique, com base no gráfico velocidade-tempo, como poderá concluir se os efeitos do atrito são ou não desprezáveis.

4. Confronte os resultados experimentais com os pontos de vista históricos de Aristóteles, de Galileu e de Newton.

5. Conclua sobre a necessidade de aplicação de uma força para que um corpo permaneça em movimento.

 

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