1A.L. 2.1 – Energia cinética ao longo de um plano Física inclinado 10º Ano Objectivo Determinar experimentalmente a relação entre o valor da energia cinética adquirida por um corpo, que se desloca ao longo de um plano inclinado, e a distância percorrida no percurso efectuado. Questão-problema Um carro encontra-se parado no cimo de uma rampa. É destravado acidentalmente e começa a descer a rampa. Como se relaciona a energia cinética do centro de massa do carro com a distância percorrida ao longo da rampa? Questões pré-laboratoriais 1. Quando se viaja de carro, qual é o aparelho que nos dá, por leitura directa, o módulo da velocidade? Velocímetro. 2. De que grandezas dependerá a energia cinética do centro de massa do carro? A energia cinética depende da massa e do módulo da velocidade do centro de massa do carro. 3. Um corpo é largado no cimo de uma rampa. Como varia o módulo da velocidade do seu centro de massa com a distância percorrida? E como varia a sua energia cinética com a distância percorrida? À medida que a distância percorrida aumenta, a velocidade do corpo também aumenta. Por sua vez, a energia cinética também aumenta, uma vez que é directamente proporcional à velocidade. 4. Como se define velocidade média de um corpo? Velocidade média de um corpo traduz a variação da posição do corpo num determinado intervalo de tempo. Física-Química A Carla Brito qual seria o melhor para determinar a velocidade instantânea partindo da definição de velocidade média? Justifique. Se tivéssemos carrinhos de comprimento 5 cm. Física-Química A Carla Brito . O de menor comprimento. pois assim minimiza-se o intervalo de tempo e o valor da velocidade média aproxima-se mais do valor da velocidade instantânea. Que grandezas devemos medir para determinar a velocidade instantânea do carrinho? Como a velocidade é a relação entre a distância percorrida e o intervalo de tempo. podemos fazer uma montagem laboratorial que nos permita medir a velocidade instantânea de um carrinho que se move ao longo de uma rampa e a respectiva distância percorrida. Que grandezas devemos medir para determinar a energia cinética do carrinho? A massa do carrinho e a sua velocidade instantânea. Se o intervalo de tempo for suficientemente pequeno. 6. Se quisermos determinar a velocidade instantânea. podemos fazê-lo à custa de uma velocidade média num intervalo de tempo muito pequeno. A nível laboratorial é esta a aproximação que se utiliza. 10 cm e 15 cm. Explique a afirmação anterior. deve medir-se a distância que o carrinho percorre e o tempo que ele demora a percorrer a mesma. a velocidade média é praticamente igual à velocidade instantânea. Para respondermos às questões colocadas em 3.2 5. 7. 8. respectivamente. L3) TRANSMIT 6. Recolha os dados experimentais passando-os para a sua calculadora. 4. Física-Química A Carla Brito . Acrescente mais uma coluna na tabela de valores registados de modo a ter valores da energia cinética do carrinho em cada instante. Os valores obtidos nas calculadoras são transferidos para as calculadoras dos alunos. 7. Meça a massa do carrinho.L2.3 Trabalho laboratorial Material1 Plano inclinado com fita métrica incorporada Sensor de posição CBR Calculadora gráfica Carrinho com um pino estreito Suportes Balança Procedimento 1. 2. Para obter o gráfico da energia cinética em função da distância percorrida siga as seguintes instruções: 2nd – STATPLOT – 1: ON – TYPE – X = List L2 e Y = List L4 – ZOOM – ZOOM STAT (tecla 9) – ENTER ou GRAPH 1 Uma vez que só há um plano inclinado esta actividade é realizada para toda a turma. 5. Ligue o sensor à máquina de calcular Carregue na tecla aplicações (APPS) CBL/CBR (tecla 4) – ENTER – RANGER (tecla 3) – ENTER – SETUP/SAMPLE – ENTER – REAL TIME NO – TIME 2S – cursor no START NOW – ENTER e largue o carrinho. 3. Para tal proceda da seguinte forma: A máquina que recebe 2nd LINK – RECEIVE – (tem que carregar over write) A máquina que transmite 2nd LINK – LIST (seleccionar listas: L1. L6.4 8. 2nd L6. Seguir a instrução seguinte: 2nd – LIST – OPS – SELECT (tecla 8) – ENTER – 2nd L5. Obter a regressão linear da parte seleccionada: STAT – CALC – (tecla 4): [Lin Reg (ax + b)] – 2nd L5. 9. Escolher a parte do gráfico que interessa e escolher as listas para onde vão os valores: L5 e L6. – [VARS] – Y [VARS] ENTER – Y1 ENTER (2 vezes sucessivas) [VARS] [STATISTICS] ENTER – [EQ] – [Reg EQ] – GRAPH Física-Química A Carla Brito . 200 0.367 Física-Química A Carla Brito .341 Velocidade (m/s) 0.8 g ϴ=3° Montagem experimental com o sensor de movimento Gráfico posição-tempo Gráfico velocidade-tempo Pontos A B Distância (m) 0.5 Registo de resultados Massa do carrinho: 510.254 0. 03 0. Construa um gráfico que represente a variação da energia cinética do carrinho com a distância percorrida.6 0. Física-Química A Carla Brito .13 0.05 0.15 0.11 0.85 d (m) 0.8 0. Ec (J) 0.01 -0. Faça o esboço do gráfico obtido. Verifique que a linha que melhor se ajusta aos pontos traçados no gráfico é uma recta.09 0.75 0.6 Questões pós-laboratoriais 1.7 0.55 0.9 2.01 Variação da energia cinética com a distância 0.07 0.65 0. a inclinação da recta passa também a ser metade da anterior.8 0.09 0.02 0.04 0.07 0.09 0.7 0. Física-Química A Carla Brito .08 0. Ec (J) 0.01 0 Variação da energia cinética com a distância 0.04 0.6 0.05 0. b.11 0.9 d (m) Se a massa passar para o dobro.1 0.65 0.11 0.06 0. a energia cinética também o será.8 0.6 0. a massa do carrinho é metade da medida inicialmente. Logo.75 0.75 0.02 0.14 0.03 0.13 0.07 0.12 0.12 0.15 0.7 0.14 0.01 0 0. a inclinação da recta também passará para o dobro da anterior.55 0.9 d (m) Se a massa do carrinho for metade da inicial.08 0. a massa do carrinho é o dobro da medida inicialmente.55 Variação da energia cinética com a distância 0.13 0.85 0.06 0.15 0.1 0.65 0.7 3.03 0. Ec (J) 0.05 0.85 0. Preveja e esboce um gráfico da variação da energia cinética com a distância percorrida nos seguintes casos: a. 8 c.254 = 0. O carrinho. 4. 5. Discuta o seguinte problema: “Um carro e um camião encontram-se parados no cimo de uma rampa.087 m Cálculo da variação da energia cinética Podemos concluir que se verifica o teorema da energia cinética. logo tem maior energia cinética. O perigo será maior ao percorrer grandes distâncias. embora a inclinação da recta continue a mesma. Acidentalmente são destravados e começam a descer a rampa. uma vez que Física-Química A Carla Brito . ao iniciar o movimento. pois já existe energia cinética inicial. já tem velocidade (não é largado na posição inicial. quanto maior a distância. Utilize os dados recolhidos na experiência para tirar conclusões quanto à verificação ou não do Teorema da Energia Cinética. maior a energia cinética. Se o carrinho já tiver velocidade inicial. pois como vimos anteriormente. O teorema da energia cinética diz-nos que: “A variação da energia cinética de uma partícula é igual à soma dos trabalhos realizados por todas as forças que actuam nessa partícula: ” Cálculo do trabalho d = dfinal – dinicial = 0. Qual é a situação de mais perigo? O perigo será o mesmo quer percorram pequenas ou grandes distâncias?” A situação de mais perigo é a do camião.341 – 0. mas empurrado). uma vez que tem maior massa. a recta não começa no zero da escala. Física-Química A Carla Brito . G. & Fiolhais. 10 F A .. Lisboa: Texto Editores. M.10/11º ano .Física e Química A .10/11º ano.. 10 F A .Física Bloco 1 . (2009).Física Bloco 1 . (2009). G. & Fiolhais.9 Bibliografia Ventura.Caderno de Apoio ao Professor. M. Ventura.Física e Química A . Lisboa: Texto Editores.
Report "Energia Cinetica Ao Longo de Um Plano Inclinado - Versao Professor"