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ACTIVIDADE LABORATORIAL 1.1 – FÍSICA 11º ANO
DOIS ATLETAS COM MASSAS DIFERENTES, EM QUEDA
LIVRE, EXPERIMENTAM OU NÃO A MESMA ACELERAÇÃO?
O que se pretende
1. Distinguir força, velocidade e aceleração; Fig: 2. Reconhecer que, numa queda livre, corpos com massas diferentes experimentam a mesma aceleração; 3. Explicar que os efeitos de resistência do ar ou de impulsão podem originar acelerações de queda diferentes; 4. Determinar, a partir das medições efectuadas, o valor da aceleração da gravidade e compará-lo com o valor tabelado.
Questões pré-laboratoriais:
Tendo em conta as concepções alternativas que alguns alunos apresentam relativamente aos conceitos: força, velocidade e aceleração, considero pertinente a resolução das questões pré-laboratoriais a seguir apresentadas.
1. Qual o significado da expressão: “um corpo em queda livre”? Um corpo diz-se em queda livre quando sobre ele actua apenas a força gravítica. 2. Suponha que um corpo é deixado cair. Trace a/ou as forças que actuam sobre ele assim como os vectores velocidade e aceleração, se a resistência do ar for desprezável. O movimento é acelerado ou retardado? O peso é a única força que actua sobre o corpo em queda livre, a velocidade é um vector que indica a direcção e o sentido do movimento (neste caso com direcção e sentido do peso) e a aceleração com o mesmo sentido e direcção da velocidade, uma vez, que o movimento é rectilíneo e acelerado, isto é, o módulo da velocidade aumenta. 3. Responda às questões anteriores para o caso de um corpo ser lançado para cima e estar na fase de subida. Actua a mesma força (o peso) e o vector velocidade aponta, neste caso, para cima (sentido e direcção do movimento). Contudo, a aceleração continua a apontar para baixo, porque o movimento é retardado, isto é, o módulo da velocidade diminui e, por isso, tem sentido contrário ao da velocidade. 4. A Terra estará em queda livre à volta do Sol? Se sim, por que não cai para o Sol?
A Terra está em queda livre à volta do Sol pois, desprezando outras interacções, a única força que actua sobre ela é a força gravítica. Não cai para o Sol pelo facto de ter uma velocidade adequada que, em combinação com a força gravítica, determina a sua órbita elíptica.
5. Para responder à questão problema, utilize na sala de aula, a montagem experimental esquematizada na figura 2 do procedimento experimental.
5.1. Que grandeza física se deve medir experimentalmente? A aceleração.
5.2. Quais são as variáveis a controlar durante a realização experimental? A massa.
Procedimento
6. Fazer uma lista do material a utilizar, tendo em conta a montagem esquematizada e o procedimento exemplificado nas fotografias seguintes. 6.1.
Utilizar uma noz para montar no suporte universal a garra que irá segurar a mola de madeira.
Suporte universal, noz, garra, mola de madeira
Montar a célula fotoeléctrica junto à base do suporte usando a outra noz.
Célula fotoeléctrica, noz
Seleccionar a opção 2: GATE , que permite determinar os intervalos de tempo ( ∆t 1 e ∆t 2 ) que cada fita opaca colocada na placa demora a passar no sensor, (estes intervalos de tempo permitem determinar as velocidades com que cada fita atravessa o sensor, sendo v 1 a velocidade da primeira fita que atravessa o sensor e v 2 a velocidade da segunda fita). ∆y corresponde à largura de ambas as fitas.
6.8. Para determinar o intervalo de tempo total (∆ttotal ) entre a passagem da primeira fita e a passagem da segunda fita pelo sensor, seleccionar a opção 4:PULSE
6.9. Repetir as medições até ter dois valores concordantes.
6.10. Repetir novamente os passos de 6.3 a 6.9, utilizando duas placas de acrílico ligadas uma à outra, com fita adesiva e medir a respectiva massa (m 2 ).
Placa de acrílico, fita adesiva, balança
6.11. Lista de material:
Descrição Quantidade
Noz (^2)
Garra (^1)
Mola de madeira (^1)
Suporte universal (^1)
Célula fotoeléctrica (^1)
CBL2 (^1)
Calculadora gráfica (^1)
Placa acrílica (^2)
Fita adesiva opaca (^1)
7. Registar as medições no quadro I
Quadro I
8. A partir dos dados do quadro I, determinar as seguintes grandezas e registar os valores
no quadro II: 8.1. v 1 (valor da velocidade correspondente à passagem da primeira fita opaca pelo sensor);
Calcular a partir da expressão matemática:
8.2. v 2 (valor da velocidade correspondente à passagem da segunda fita opaca pelo sensor);
Calcular a partir da expressão matemática:
8.3. ∆v (variação do valor da velocidade que corresponde à diferença entre v 2 e v 1 ); Calcular a partir da expressão matemática:
Massa (g) ∆t 1 (s) ∆t 2 (s) ∆ttotal (s)
Uma placa de acrílico
Duas placas de acrílico
Largura da fita (∆y) (cm) 1 , (^9) Modo: GATE Modo: PULSE
