Enviado por ivantalon84

(2a. série EM) Moitão, Fel, Plano inclinado e Lentes

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Moitão, força elástica, plano inclinado e lentes
(3ª. atividade/2ª.série do EM)
Turma: ______________
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Integrantes
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--x-Experimento 1: Moitão
Objetivo: Evidenciar que, por conta da utilização de um moitão (talha), a intensidade da
força necessária para que ergamos certo objeto torna-se menor.
Material utilizado: 2 corpos
metálicos de massas m1 = 200 g e
m2 = 500 g; 1 roldana; 2 moitões;
1 pedaço de barbante (ou linha
10); 1 apoio de madeira, de massa
m, para a elevação dos corpos
metálicos; 1 suporte em “L”
atrelado a uma base.
Montagem e procedimento: Prenda
a roldana no suporte em L. Passe o
fio por tal roldana (fixa) e, em uma
das extremidades do mesmo,
acople o apoio de madeira.
Coloque os corpos metálicos sobre
o apoio de madeira. Pela outra
extremidade do fio, eleve o
conjunto “apoio de madeira +
corpos metálicos”. Execute o
mesmo procedimento, contudo,
desta vez, ao invés da roldana fixa,
utilize um dos moitões. Por último,
faça o mesmo utilizando o outro
moitão.
Moitão 1
Moitão 2
(Questão 1) Determine as intensidades das forças ⃗F e ⃗⃗⃗
Fʼ. Comparando tais intensidades,
para que seja elevada uma carga qualquer, é preferível a utilização do moitão 1 ou do
moitão 2? Leve em conta a intensidade da força necessária para a realização da tarefa.
Experimento 2: O dinamômetro e a Lei de Hooke
Introdução:
⃗⃗⃗⃗𝐞𝐥 ):
Força elástica (𝐅
1º.) Temos que considerá-la em problemas
envolvendo molas ou elásticos atrelados a outros
corpos (sistemas ditos elásticos).
2º.) Intensidade da força elástica: Fel = k . x (lei
de Hooke); onde “k” é a constante elástica
característica da mola e “x” a deformação da
mesma quando comprimida ou distendida.
(*) Por meio da deformação de uma mola,
podemos medir o peso de um corpo ou a
intensidade de uma força qualquer. Para isso,
utilizamos o chamado dinamômetro.
(*) Através da ⃗⃗⃗⃗⃗
Fel , um sistema elástico busca
restabelecer sua condição natural (relaxada).
Trata-se, portanto, de uma força restauradora.
⃗⃗⃗⃗⃗el varia de acordo com a
(*) O módulo da F
deformação x, de modo que: Fel α x.
3º.) Assim como fazemos
nos pedaços de fios
⃗,
esticados com a tração T
marcamos a ⃗⃗⃗⃗⃗
Fel (
) nas
extremidades
da
mola
deformada (comprimida ou
distendida); a mola, se distendida, puxa os corpos
atrelados a suas extremidades “para dentro”; se
comprimida,
empurra-os
“para fora de seu centro”.
Objetivo: Determinar a constante elástica da mola componente de certo dinamômetro.
Material utilizado: 1 dinamômetro; 1 corpo de metal; 1 balança digital.
Montagem e procedimento: Mantenha suspenso o dinamômetro, imóvel e em posição
vertical. Determine, com o auxílio da balança, a massa do corpo de metal. Pendure o
corpo em questão na extremidade livre do dinamômetro. A mola que o compõe
certamente distender-se-á.
(Questão 2) Determine a intensidade da força elástica à qual encontra-se sujeito o corpo
de metal pendurado.
(Questão 3) Encontre a constante elástica da mola que compõe o dinamômetro.
Experimento 3: Plano inclinado
Objetivo: Demonstrar como a intensidade da componente do peso paralela ao plano
inclinado varia de acordo com o ângulo que o plano faz com as direções horizontal e
vertical.
Material utilizado: 1 dinamômetro; 1 carrinho com pino perpendicular; 3 corpos de
massas diferentes (50 g, 100 g e 200 g); 1 plano inclinado com transferidor acoplado; 1
suporte vertical com “braço” horizontal.
Montagem e procedimento: Determine
a massa do carrinho. Posicione o plano
inclinado:
I. sobre uma superfície plana e horizontal;
II. de modo que o transferidor acoplado
ao mesmo aponte um ângulo de 30°
(ângulo, portanto, entre o plano e a
horizontal).
Disponha o dinamômetro como mostra
a figura ao lado. A deformação da mola
(x) componente do dinamômetro deve
ocorrer paralelamente ao plano. Acople
o carrinho à extremidade livre do
dinamômetro.
(Questão 4) Determine o valor da constante elástica da mola componente do
dinamômetro.
(Tarefa 1) Adicione os 3 corpos ao pino do carrinho, perpendicular ao plano inclinado,
um de cada vez. Determine a intensidade da componente do peso paralela ao plano
inclinado para os seguintes casos:
 Carrinho + corpo com 50 g.
 Carrinho + corpo com 100 g.
 Carrinho + corpo com 200 g.
(Tarefa 2) Varie o ângulo de inclinação da rampa (ex.: 45° ou 60°) e repita a tarefa 1. O
que ocorreu com a intensidade de tal componente do peso, paralela ao plano inclinado?
Experimento 4: PET condutora de luz
Objetivo: Determinar o fenômeno apresentado, diante daquilo que fora discutido em
sala de aula.
Material utilizado: 1 garrafa PET com água; 1 laser.
Montagem e procedimento: Faça um pequeno furo na lateral da garrafa PET. Coloque
água na garrafa e deixe-a jorrar pelo orifício feito previamente. Mire o laser na direção e
sentido da velocidade de lançamento (escoamento) da água ao deixar a garrafa.
(Questão 5) Qual fenômeno óptico pôde ser observado ao longo do procedimento
experimental empreendido? Diga o principal que lhe vem à mente.
(Questão 6) Que condições precisam ser satisfeitas para que ocorra o fenômeno em
questão?
Experimento 5: Imagens projetadas mediante uso de uma lente delgada1
convergente
Objetivo: Observar o comportamento da imagem projetada no anteparo mediante uso de
uma lente biconvexa.
Material utilizado: 1 lente delgada convergente; 1 vela (ou outra fonte de luz branca); 1
bancada horizontal; 1 anteparo; 1 caixa de fósforos.
Montagem e procedimento: Alinhe a vela, a lente convergente e o anteparo, de modo
que os mesmos permaneçam dispostos a uma mesma altura. Acenda a vela e mantenha
escurecido o ambiente no qual está sendo realizado o experimento. Ajuste a distância
entre tais elementos, de modo que a imagem projetada do objeto fique nítida.
Uma lente delgada é aquela que tem espessura desprezível se comparada com seu raio de
curvatura.
1
(Tarefa 3) Determine a distância focal da lupa (lente convergente, especificamente,
biconvexa) utilizada no presente experimento.
(*) Para determinar a distância focal da lupa, faça incidir na mesma um feixe de
raios paralelos (utilize a fonte luminosa do experimento 6). Ajuste a lente de modo
que obtenha-se no anteparo a imagem nítida de um pequeno ponto. Trata-se da
imagem formada pela convergência dos raios luminosos oriundos da fonte
luminosa sobre o chamado foco principal F’. A distância de F’ até a lente é
exatamente a distância focal (f).
Experimento 6: Determinando as características da(s) imagem(ns) formada(s)
mediante utilização de óculos
Objetivo: Determinar as características das imagens formadas mediante utilização de
óculos.
Material utilizado: 1 par de óculos; 1 vela (ou outra fonte de luz branca); 1 voluntário.
Montagem e procedimento: Ao voluntário cabe observar a(s) imagem(ns) de uma vela
acesa através das lentes dos óculos.
(Questão 7) As lentes componentes dos óculos utilizados ao longo do experimento são
convergentes ou divergentes (especificamente, menisco2 convergentes ou menisco
divergentes)?
(Questão 8) Estabeleça um modelo (esboço) para a formação da(s) imagem(ns)
observada(s) (um modelo para cada imagem).
Experimento 7: Determinação do “grau” de uma lente delgada convergente
Objetivo: Determinar a vergência, em dioptrias (di), de uma lente delgada convergente.
2
A lente menisco é aquela que possui uma face côncava e a outra, convexa.
Material utilizado: 1 lente delgada convergente [(menisco convergente ou uma lupa
(biconvexa)]; 1 fonte de luz branca; 1 bancada horizontal; 1 anteparo.
Montagem e procedimento: Mantenha a lente na vertical, de modo que os raios
luminosos oriundos da fonte incidam na mesma como ilustra a figura seguinte (fora de
escala).
Observe o posicionamento do anteparo. Esse deve permanecer de maneira que possa ser
vista, claramente, a convergência dos raios luminosos. Movimente a lente até que a luz
emergente esteja concentrada em praticamente um ponto (local onde ocorre o
entrecruzamento dos raios luminosos). Em tal ponto encontrar-se-á localizado o foco
imagem (f’) da lente.
(Questão 9) Determine o “grau” da lente utilizada ao longo do experimento.
(Questão 10) Compare a vergência encontrada com o valor nominal fornecido pelo
fabricante da lente.
Experimento 8: O projetor de gotas
Objetivo: Estudar os aspectos físicos (ópticos) por trás do projetor de gotas.
Material utilizado: 1 fonte laser (verde, preferivelmente); 1 seringa plástica; 1 suporte
para a seringa; 1 suporte para o laser; 1 (ou mais) amostra(s) de água suja, isto é, que
possua, potencialmente, organismos vivos em seu interior (as amostras de água suja
podem conter microrganismos com tamanhos médios entre 0,1 mm e 0,3 mm).
Montagem e procedimento: Prenda a seringa no suporte dela, de maneira que a mesma
permaneça suspensa, imóvel, na vertical e com o êmbolo para cima, durante todo o
experimento. Em seguida, pressione o êmbolo da seringa; e isso para formar uma gota
de água (em torno de 2 mm de diâmetro) no bico da seringa. Feito isso, ajuste a altura
do laser, para que esse passe bem no meio da gota de água, perpendicularmente ao
anteparo de projeção. Com isso, o feixe luminoso espalhar-se-á no anteparo, tornandose possível a observação do que encontra-se contido na gota de água. Utilize,
preferivelmente, um laser verde (λlaser verde = 532 nm), uma vez que o vermelho (λlaser
vermelho = 650 nm) não propiciará uma imagem de muita qualidade, em comparação com
aquela fornecida pelo verde (por sua vez, mais intenso, logo, que acarreta em imagens
projetadas de melhor definição). Lembre-se que o experimento tornar-se-á mais
interessante se você utilizar amostras de água suja (que, provavelmente, contêm
microrganismos vivos, visto que, no momento da ampliação da imagem, será possível
visualizar os movimentos desses, se lá estiverem).
(Questão 11) Sabido que os fundamentos físicos do experimento realizado residem nos
conceitos de óptica, comente, sucintamente, tais fundamentos, relacionando-os com o
fenômeno observado. Em adição, caracterize a imagem formada no anteparo.
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