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Objetivo : Determinar a aceleração no movimento de queda de objetos com diferentes massas.

Questões pre-laboratoriais
1a.) A expressão “queda livre” que a única força que atua sobre um corpo é a força gravítica.

b.) A aceleração de um corpo em queda livre chama-se aceleração de gravidade (ou aceleração gravítica)

c.) Sobre a terra atuam as forças resultantes da interação com todos os outros astros. No entanto, a força que o sol exerce na terra é muito superior às restantes forças. Assim ao analisar-se o movimento da terra em relação ao sol, pode considerar-se apenas a força gravítica que o sol lhe exerce. Com isto podemos concluir que a terra está em queda livre para o sol.

c.) Um paraquedista não está em queda livre se o paraquedas estiver aberto, mas logo após sair do avião e antes de abrir o paraquedas, está em queda livre.

2a.) vetores : v, g da maçã

b.) A maçã em queda livre tem um movimento retilíneo uniformemente acelerado. A aceleração tem sempre a mesma direção e a mesmo sentido da resultante das forças. Logo, como a resultante das forças, o peso da maçã, tem a direção da velocidade, a aceleração também terá, o que significa que o movimento é retilíneo. O sentido da resultante das forças, e da aceleração é também o da velocidade, o que implica que o movimento seja acelerado.

c.) A aceleração da queda livre é a aceleração gravítica e está e igual para todos os corpos independentemente da sua massa.

3.) Uma célula fotoelétrica pode acionar o  cronómetro digital usando o feixe de luz entre as suas hastes e interrompido ou reposto. Se um corpo atravessar o feixe de luz, o cronómetro mede o intervalo de tempo que a espessura do corpo demora a passar sobre esse feixe. Por isso, pode calcular-se a velocidade média do corpo pelo quociente entre a espessura do corpo e esse intervalo de tempo.

4.) Mede-se o intervalo de tempo que a esfera demora a percorrer a distância entre fotocélulas e determinam-se as velocidades com que a esfera atravessa as fotocélulas 1 e 2 medindo os tempos de passagem e o diâmetro da esfera. Pode calcular-se a aceleração da esfera, que é a aceleração da gravidade, pelo quociente entre a variação de velocidade e a intervalo de tempo que a esfera demora a ter essa variação de velocidade.

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Nesta atividade pretende-se medir a aceleração no movimento de queda de objetos com diferentes massas utilizando os seguintes materiais: duas células fotoelétricas com ligação a um cronómetro digital; duas esferas de massas diferentes, um suporte e uma croveira digital.

O cronómetro digital tem duas modas de funcionamento. Num deles (A) usa-se apensas uma célula fotoelétrica ligada ao cronómetro: este é ativado quando o feixe luminoso emitido e bloqueado pela passagem de um objeto e desativado quando esse feixe é desbloqueado. Na outra moda (B) pode medir-se o tempo que um objeto leva a deslocar-se entre duas posições: só usadas duas células fotoelétricas, ambas ligadas ao cronómetro colocadas nessas posições. O cronómetro é ativado quando o feixe luminoso é bloqueado na primeira célula pela passagem do objeto e desativado quando o feixe é bloqueado na primeira célula pela passagem do objeto e desativado quando o feixe é bloqueado na segunda célula pela passagem do objeto.

1- Meça o diâmetro das esferas com uma craveira.

2- Ligue apenas a célula 2 ao cronómetro, selecionando o modo correto (A ou B). Deixe cair 1 esfera em cima da célula 1.

3- Registe a incerteza de leitura do cronómetro e o valor lida nele. ( registe este procedimento +2 vezes)

4- Tendo em conta as duas células ligadas, selecionando o modo correto, volte a deixar cair a esfera acima da célula 1.

5- Repita todos os procedimentos anteriores.

6- Construa uma tabela.

Erros que possam acontecer

- as esferas poderão não ter velocidade nula na posição da primeira fotocélulas, pois há alguma dificuldade em colocá-la tão perto sem que o cronómetro inicie a contagem do tempo

- as esferas poderão também não interromper o feixe exatamente com o seu diâmetro

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Questões pré-laboratoriais

1a.) Base de tempo. 0,5 ms/div

Cometador vertical: 2mv/div

Têm em comum o período, são ambas sinais sinusoidas, uma vet que podem ser definidas pela função seno ou coseno.

1b.) T= 5 div * 0.5 ms/div = 2.5 ms

f=1/T----»f=

1/2.5*10^ (-3)

f= 400 Hz

A= vmax = 2 div * 2

mv/ div = 40 mv

2.) Limites de audição

3a.) Diapasão

3b.) Voz, instrumentos musicais

4.) Medição direta do comprimento de onda

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Movimento de um corpo sujeito a força resultante não nula é nula 

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Movimento de um corpo sujeito a força resultante não nula é nula 

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Questões pre-laboratoriais

1a.) Segunda a teoria de Aristótelico, sobre um corpo em movimento existe sempre uma força que impede o seu movimento e quando ela cessa o corpo fica em repouso. De acordo com a teoria Aristótelica, o trenó pararia se deixasse de ser empurrado.

b.) Galileu afirmou que um corpo em movimento retilíneo manterá uma velocidade constante até que uma força alterasse a sua velocidade. De acordo com a teoria de Galileu, o trenó acabaria por parar quando se desloca numa superfície horizontal gelada, mas o motivo é que existe uma força que altere a sua velocidade. Contrariamente ao defendido pela teoria Aristótelica, Galileu afirma que é a existência de uma força contrária ao movimento que diminui a velocidade, e apenas seria necessário uma força para manter o trenó em movimento num plano horizontal na superfície gelada para contratar o efeito da força ao atrito.

2a.) Usando um carrinha pode conseguir-se, devido as rodas, um baixo atrito (força de atrito desprezável) o que não aconteceria com um bioco que desliza na suprificie. Durane uma parte do movimento do carrinho, as forças que sobre ele atuam na direção horizontal podem considerar-se desprezáveis. Assim, com o carrinho é possivel avaliar a existência de movimento retilíneo e uniforme quando a resultante de forças é nula.

b.) Usando o modelo da particula material, e sendo A o carrinho e B o corpo suspenso, para a parte inicial do movimento, com o corpo suspeita e para a outra porte com o corpo aporado no chão , mostra-se o diagrama de forças: (fotografia acima)

c.) Sobre o carrinho, as forças na vertical anulam-se, e o mesmo acontece ao corpo após ficar no chão. A força que for mover o conjunto carrinho + bloco suspenso é o peso do carrínho.

Nesta atividade pretende-se estudar o movimento retilíneo de um carrinho, na situação descrita na questão pré-laboratorial 2, a partr do gráfico velocidade tempo do seu movimento.

O carrinho pode estar numa calha apoiado no mesa. Para obter o referido gráfico, pode usas-se um sistema de aquisição automática de dados que inclua um sensor do movimento, e que disponibilice em tempo real o grafico velocidade tempo.

1. Obtenha o gráfico veracidade- tempo para a movimento do carrinho.

2. selecione um intervalo de tempo que incivo e instante em que o corpo suspenso colidiu com o 500

3. verifique que existem duas zonas destintas e aproximadamente Lineares no grafico.

Trabalho Laboratorial

1. Apresenta-se um gráfico cotido para a velocidade em função do tempo, obtido com um sensor de posições de ultrassons:

Questões pós-laboratoriais

1. No gráfica, observa-se uma zona em que a velocidade aumenta proporcionalmente com o tempo, um movimento uniformemente acelerado, e outro que, apesar de se registarem variações, o valor da velocidade oscila em torno de um valor, movimento uniforme.

A resultante das forças é a resultante das forças de atrito (o peso e a força normal anulam-se). Verifica-se que após o embate de corpo suspenso no chão, a aceleração não é nula, pois regista-se uma ligeira diminuição da velocidade, revelando que a atrito se manifestou. Contudo, a aceleração registada é muito pequena, mas não nula, e o seu efeito para intervalos de tempo maiores conduziria a uma diminuição apreciável na velocidade, pela que apesar de pequena não se poderia despreza a força de atrito.

Como o carrinho teve sempre alguma aceleração a resultante de forças sobre a carrino nunca foi nula.

Se o corpo estiver em movimento quando a resultante de forças que nele atuam se anula, ele manter-se-á  em movimento sempre à mesma velocidade, isto é, apresentará movimento retiléneo com rapidez constante.

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Movimento uniformemente variado: velocidade e deslocamento 

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Movimento uniformemente variado: velocidade e deslocamento 

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Trabalho Laboratorial

Pretende-se medir a intensidade da resultante das forças de atrito que atuam sobre um bloco numa travagen num plano horizantal.

Ejete a montagem, vendo o material seguinte

* célula fotoelétrica com ligação a um cronómetro digital e suporte universal;

* balança e fita métrica;

* bloco com tira opaca estreita na parte superior

1. Meça a massa do bloco e a largura da tira opaca

2. Largue o bloco de uma posição A de rampa, registe o tempo de passagem de kra opaca pela célula, marcando no cronometro. Meça a distância no plano horizontal, desde a posição da célula até a posição em que o bloco para, ou seja, a distância de travagem (Dx). Repita o processo mais duas vezes de modo a obter uma media de tempo de passegem pela célula (qe pemite determinar a velocidade nessa posição) e uma média da distância de travagem.

3. Elabore uma tabela para registar os dados e repita o procedimento do ponte 2 mais cinco vezes, abordando o bloco de pontos diferentes da rampa (3, C, E e F, por exemplo afastados entre si cerca de 5 cm), de modo a que o bloco chegue o superfície horizontal com velocidades diferentes.

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Questões pré laboratorial

1-14°

. Na figura o feixe de luz que incide no espelho sobrepõe-se sobre o traço que medeia os 70° e os 80°

, nos 75°

, mas o feixe do raio

refletido parece sobrepor-se sobre os

103°

• Os ângulos de incidência e de reflexão têm a mesma amplitude, (103°

- 75°)/2=14°

2-a) 60° para o ângulo de incidência e 35°

para o ângulo de refração

b) Segundo a Lei de Snell-Descartes

n1 sin a1 = n2 sin a2 <=>
n2
n1
=
sin a1

sin a2

→

nacrílico

nar

=

sin 60°

sin 35°

= 1,51

4 de 23

c) Não há desvio quando o ângulo de incidência é de 0° situação que acontece à luz ao incidir na superfície de separação acrílico-ar.

3-a) Não há desvio quando o ângulo de incidência é de 0°, situação que acontece à luz ao incidir na superfície de separação ar-acrílico

b) Os ângulos de incidência e de reflexão

total são ambos de 50°

c) nar
nacrílico

=

1

1,51

=

sin ac sin 90°

→ sin ac = 1

1,51

→ ac = 41,5° que é menor do que 50°, por isso para aquele ângulo há reflexão total.

Material

• Ponteiro laser;

• Transferidor;

• Placa de acrílico semicircular;

• Tina de vidro;

• Mangueira transparente;

• Pedaço de fibra ótica;

• Alvos de diversos materiais.

Procedimento

Procedimento - Reflexão da luz

1. Com uma montagem semelhante à da figura

faça incidir a luz de um laser num alvo

metálico

com diferentes ângulos de incidência.

Registe

numa tabela esses ângulos assim como os respetivos ângulos de reflexão e compare-OS.

2. Mude o material do alvo e avalie a capacidade refletora dos vários materiais, registando para quais deles a luz do laser refletida tem maior intensidade.

Procedimento - Refração da luz

1. Faça incidir a luz do laser sucessivamente na placa de acrílico, na tina de vidro sem água e na tina de vidro com água. Compare a capacidade dos diversos materiais de transmitirem a luz do laser, registando em que material é maior a intensidade da luz refratada.

Procedimento - Refração da luz

2. Faça incidir a luz do laser na face plana da

placa de acrílico, no centro do semicírculo, tal como mostra a figura, de modo a observar a refração da luz na superfície de separação ar-acrílico. Meça seis ângulos de incidência e os respetivos ângulos de refração, e registe-os.

Procedimento - Reflexão total da luz

1. Usando a montagem representada na figura varie o ângulo de incidência de modo que deixe de ocorrer refração na

superfície plana de separação acrílico-ar e
passe a haver reflexão total. Repita o procedimento três vezes, registando os respetivos ângulos de incidência.

Procedimento - Reflexão total da luz

2. Incida a luz do laser na extremidade e para o interior da mangueira cheia de água de modo que a luz possa ter reflexões totais sucessivas no seu interior e vá encurvando a mangueira.

Repita o procedimento para uma fibra ótica. Registe as diferenças.

# data[].attributes.body
Questões pré-laboratorial

1-Quando uma onda é obstruída, podendo apenas continuar a propagar-se por uma fenda com dimensões próximas do seu comprimento de onda, ocorre difração.

Na difração ocorre espalhamento da onda, e a zona iluminada, inicialmente um ponto luminoso quando a fenda era muito larga,

alarga-se para cada um dos lados do ponto inicial na direção do estreitamento da fenda. Poderão também aparecer zonas iluminadas intercaladas com zonas sem qualquer luz.

2- A relação n^ = d sin e permite calcular o comprimento de onda. Para o máximo de primeira ordem n= 1, e como d

= 1,0 um = 1,0 x 10-6 m,

então 2 = 1,0 x 10-6 m x sin 32,1° = 5,31 x

10-7m.

Material

•Ponteiro laser

•Alvo

•Placas com fendas

•Redes de difração
•Suportes
•Régua
• Leds de brilho

Procedimentos

Procedimento - Observação de padrões de difração

1. Coloque num suporte um ponteiro laser

apontado perpendicularmente a um alvo.
Dirija a luz para o alvo e, em seguida, faça-a passar por uma fenda de abertura variável (ou fendas com diferentes larguras). Comece pela abertura maior e feche-a progressivamente. Registe o que observa.

Procedimento - Observação de padrões de difração.

2. Intercale sucessivamente placas com um número cada vez maior de fendas. Registe o que observa.

3. Coloque um cabelo sobre o laser.

Registe o que observa no alvo com e sem cabelo interposto no feixe de luz. (não fizemos )

Procedimento - Determinação do comprimento de onda de uma luz monocromática.

1. Utilize uma rede de difração e registe o número de linhas por milímetro.

Calcule a distância entre duas fendas consecutivas.

2. Coloque a rede de difração no suporte e ligue o laser. Afaste ou aproxime a rede de difração do alvo e compare, qualitativamente, a luminosidade dos pontos ou linhas observadas.

Procedimento - Determinação do comprimento de onda de uma luz policromática.

3. Fixe a distância L da rede de difração ao alvo e registe-a. Registe também a distância, 2a, entre os máximos (linhas iluminadas) de ordem 1.

4. Repita o procedimento

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Questões pré-laboratoriais

1.1) Os instrumentos de medição seriam rudimentares. Não teve em conta o

Intervalo de dempo entre a emissão do clarão e a sua receção pelo observador.

Não foi contabilizado o tempo de reação do observador.

1.2) vluz = 3 x 10^ (8) ms^

(-1) → ordem da grandeza:

10^ (8) m/s

vsom = 478 ms → ordem de grandeza: 10^ (2) m/s = 4,78x10 ms~ (-1)

10^8/10^2=10^6

A ordem da grandeza da vluz é 10^6 vezes maior que o vsom.

2) v= 331,29 + 0.61 T

T= 9C ---» v= 331.29 + 0.61 * 9

v= 336.78 m/s

3a.) v avião = 10x343,4

nasa = 3434 m s = 3434x 10^ -3/1/3600 =  12362 Km/h

1h ———>3600s

X——-> 1S

x = 1/3600 h

3b.) vluz = 3x10^8m/s

3x10^8/ 343.4 = 8.736 x 10^5 —-> a velocidade da luz é Mach 8.736x10