Guião de AL FQ A 10º Ano_ALUNOS

Plano de Aula
2011/2012
AL - Trabalho realizado pela Força Gravítica e a Variação da Energia
Cinética
Em física, trabalho (normalmente representado por W, do inglês work, ou pela letra grega tau
τ) é uma medida da energia transferida pela aplicação de uma força ao longo de
um deslocamento.
No movimento retilíneo, o trabalho é simplesmente calculado pelo produto da força resultante
pelo deslocamento:
W = F ×d
F
Fig.1
Questão/Problema
Um carro encontra-se parado no cimo de uma rampa. Acidentalmente é destravado e
começa a descer a rampa. Como relacionar o trabalho da força resultante aplicada no
carrinho ao longo da rampa com a respetiva variação de energia cinética?
Objetivo do trabalho
Preparar um plano inclinado, com atrito desprezável, onde o carro possa deslizar.
Fig. 2
 Calcular a velocidade inicial e final de um carrinho ao longo de uma rampa com
uma determinada inclinação, quando abandonado na sua parte superior;
1
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da Física e Química
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 Determinar a da Energia Cinética inicial (Eci), Energia Cinética final (Ecf) e a variação
da Energia Cinética (ΔEc) do carro na sua trajetória no plano inclinado;
 Determinar o trabalho da força resultante aplicada no carrinho ao longo da rampa;
 Relacionar o trabalho da força resultante aplicada no carrinho ao longo da rampa
com a respetiva variação de energia cinética.
Fundamentos Teóricos
Deslocamento
É uma grandeza vetorial ( Δr ) que representa a variação do
vetor posição de um corpo num dado referencial
Velocidade
Variação da posição do corpo por intervalo de tempo
Energia cinética
É a energia que o corpo possui por estar em movimento. O
valor da energia cinética está associado à velocidade e à
1
massa do corpo através da equação: E
c
=
×m× v
2
2
Distância percorrida
É o comprimento do percurso efetuado
Massa
É uma grandeza escalar que traduz a quantidade de matéria
que constitui o corpo em estudo
Objetivo de estudo
 Energia cinética
 Variação da energia cinética
 Trabalho da força resultante aplicada no carrinho ao longo da rampa
2
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Fundamento do método
vvv0=Vi
vvt0=ti
h
A’

A
vvtf
B
Fig. 3
d
O sistema em estudo é um carro que se movimenta ao longo de um plano inclinado, no
qual se despreza o atrito, partindo do repouso, por ação do seu peso.
Medir o espaço percorrido, pelo carro desde a posição A até B e com um cronómetro
registar o tempo desde a posição A até B, registar os valores.
Medir o valor da massa do carro. Com a determinação destes valores calcula-se o valor da
energia cinética inicial (Eci) e o valor da energia cinética Final (Ecf ) com as quais de
determina a variação da Energia da energia cinética (ΔEc).
Medindo-se a resultante forças que atua no carro é possível calcular o trabalho da
resultante e comparar-se com a variação da energia cinética sofrida pelo carro.
h
O valor de  é determinado a partir da seguinte relação trigonométrica: tg  A ' A
Procedimento Experimental






Fazer a montagem experimental de acordo com o esquema da figura 3.
Medir a massa do carrinho.
Efetuar todas as medições necessárias para a resolução do problema
Larga o carrinho do cimo da rampa
Registar o valor da velocidade para a posição inicial.
Determinar o tempo para cada uma das distâncias assinaladas.
Material utilizado
Balança
Calha
Carrinho
Fita métrica
Cronómetro
Bloco de metal
3
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Registo de dados
Massa do carro (m) =
Massa do corpo + bloco metálico=
Distância A’A=
Altura (h) =
Comprimento da rampa=
Distância (d) =
Tempo inicial (ti) =
Tempo final (tf) =
Incerteza da balança=
Tratamento de dados
Como calcular a Variação da energia cinética?
1. Determinar a distância (d) , tempo inicial e final
Distância (d) (m)
Tempo inicial (ti) (s)
Tempo final (tf) (s)
(tf - ti) (s)
2. Determinar a velocidade do carrinho inicial (vi) e final (vf).
Velocidade inicial (vi) (ms2)
Velocidade final (vf) (ms2)
3. Determinar a energia cinética do carro para a posição inicial, final e a variação da
energia cinética
Energia cinética inicial (Eci)
(J)
Energia cinética final (Ecf)
(J)
(Ecf - Eci) (J)
4. Registo de todos os valores calculados
4
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Distância
Distância plano
Tempo que
Velocidade no
Energia cinética
percorrida no
horizontal
demora a
final do plano
no final do plano
plano inclinado
(m)
d(m)
percorrer a
v(m/s)
distância no plano
inclinado
Ec (J)
(s)
0,4
1,0
0,8
1,2
Como se relaciona o trabalho da resultante das forças aplicadas no carrinho no
deslocamento da posição inicial até B com a respetiva variação da energia cinética?
a) Calcular o trabalho realizado pela resultante das forças aplicadas no sistema no
deslocamento da posição inicial até à final.
b) Comparar o valor obtido para o trabalho realizado pela resultante das forças
aplicadas no sistema com o valor da variação da energia cinética.
c) Com base nos resultados obtidos, estabelecer conclusões, respondendo à questão
colocada.
Relatório
No final do trabalho elaborar um relatório, no qual deve constar:







O objetivo do trabalho;
As respostas às questões colocadas;
Material e equipamento utilizados;
Procedimento experimental;
Registos e cálculos efetuados;
Análise dos resultados obtidos;
Conclusões.
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