Experimento de Fisica

Objetivo
Criar e interpretar gráfi cos de objetos acelerando.
Introdução
Um carro viajando ao longo de uma estrada reta normalmente tem velocidade constante. No
entanto, quando o carro entra na estrada, é preciso acelerar para atingir a velocidade da estrada.
Quando você anda de bicicleta em uma rua plana, você normalmente anda à velocidade constante,
mas sua velocidade diminui ao subir uma ladeira e aumenta ao descê-la. Esses são exemplos de diferentes
tipos de aceleração. Gráfi cos de posição, de velocidade e de aceleração representam aceleração
de diferentes maneiras. Entender o que eles mostram é importante para compreender os diferentes
tipos de movimento.
Habilidades em foco
Desenhar gráfi cos, interpretar dados, efetuar cálculos, tirar conclusões, aplicar conceitos.
Procedimento
Inicie o programa Virtual Physics e selecione Inclined to Roll na lista de atividades. O programa
vai abrir a bancada de mecânica (Mechanics).
Dispositivo
para alterar
parâmetros
Para iniciar
ou pausar o
movimento
Para recomeçar
o experimento Para registrar os dados no Lab book
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A área de experimentos tem uma bola no topo de uma rampa com ângulo de 30°. Clique em
Lab book para abri-lo. Clique no botão (Recording) para começar a registrar os dados. Ao
apertar o botão Start, a bola começará a rolar pela rampa. Observe o que acontece com ela ao
atingir o pé da rampa. Em seu Lab book aparecerá um link com a posição, velocidade e aceleração
da bola versus os dados de tempo.
Clique o botão Reset para mover a bola de volta ao topo da rampa. Use a seção Ramp no dispositivo
para alterar parâmetros (Parameters), para ajustar o ângulo (Angle) da rampa em
45°. Repita o passo 2. Em seguida, aperte Reset e ajuste o ângulo da rampa em 60°. Repita o
passo 2 novamente. Você deverá ter três links de dados em seu Lab book. Clique duas vezes ao
lado de cada link e escreva o ângulo correspondente a cada registro. Ao clicar em qualquer um
dos links, uma janela vai abrir com quatro colunas de dados. A primeira coluna, t(s), é o tempo;
a segunda coluna, r(m), é a posição no espaço; a terceira coluna, v_tot (m/s), é a velocidade; e a
quarta coluna, v_tot (m/s2), é a aceleração.
Análise e conclusão
Desenhando gráfi cos Use os dados r(m) de cada link de seu Lab book para traçar, no espaço
abaixo, três linhas representando posição versus tempo. Identifi que o eixo horizontal como
Tempo (s) e o eixo vertical como Espaço (m). Use uma escala adequada e cores diferentes para
cada rampa.
Desenhando gráfi cos No espaço abaixo, faça um gráfi co de velocidade versus tempo. Identifi
que o eixo horizontal como Tempo (s) e o eixo vertical como Velocidade (m/s). Os dados de
velocidade são os da coluna v_tot. Utilize para cada rampa a mesma cor que você utilizou no
gráfi co anterior. Identifi que cada reta com o ângulo da rampa correspondente.
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Interpretando dados Qual a relação entre a declividade das retas no gráfico e o ângulo
das rampas?
Efetuando cálculos Você pode usar a declividade das retas do gráfico de velocidade para
comparar a velocidade da bola conforme ela descia a rampa. Para calcular a declividade da
reta para este experimento, use a equação:
declividade da reta = (variação da velocidade) / (tempo decorrido)
A partir dos dados dos gráficos de velocidade ou dos dados de seus links, calcule a declividade
de cada reta preenchendo a tabela abaixo.
Variação de velocidade
(m/s)
(diferença entre a velocidade
no topo e no pé da rampa)
Tempo decorrido (s)
(do topo ao pé da rampa)
Declividade da reta
(m/s/s)
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Tirando conclusões Se a declividade da reta do gráfico velocidade × tempo nos informa o
quanto a velocidade muda ao longo do tempo, como chamamos essa grandeza?
Interpretando dados O que a unidade da variação da velocidade informa sobre a velocidade
da bola conforme ela rola pela rampa?
Desenhando gráficos Use os dados a_tot de cada link de seu Lab book para desenhar três gráficos
de aceleração × tempo no espaço indicado abaixo. Identifique o eixo horizontal como Tempo (s)
e o eixo vertical como Aceleração (m/s 2). Use as mesmas cores dos gráficos anteriores para distinguir
as rampas de ângulos diferentes. Identifique cada reta com o ângulo da rampa correspondente.
Interpretando dados No gráfico anterior, o que a forma de cada linha informa sobre o
movimento?
Aprofundamento
Aplicando conceitos Descreva o movimento (posição e velocidade) que você observaria
se, no gráfico de aceleração, a linha estivesse inclinada em direção a zero, indicando aceleração
decrescente, mas sempre positiva.