Por Projeto Academia de Ciência,

Estudo do movimento 

 

Conteúdos Abordados
– Cinemática
– Variações do espaço e do tempo
– Velocidade média
– Fatores que influenciam o movimento

Objetivos
Relativos aos conteúdos:
– Compreender os princípios envolvidos no estudo do movimento
– Relacionar os acontecimentos deste experimento com a leitura e análise do texto sobre Isaac Newton (Isaac Newton e sua atração universal. Os cientistas e seus experimentos de arromba. Cia das Letras).
– Identificar as variáveis físicas relacionadas ao movimento

Habilidades científicas:
– Observação, descrição e registro de fenômenos
– Elaborar procedimentos para determinar variáveis de um sistema
– Utilizar equipamentos para medida de distância e tempo

Comportamentos e atitudes:
– Capacidade de concentração
– Habilidade para trabalhar em grupos
– Organização do espaço de trabalho

Atividade Experimental

Título: Estudo do movimento – inércia, tempo, deslocamento e velocidade média
Disciplina: Física (EM)
Conteúdo: Cinemática, variações do espaço e do tempo, velocidade média e fatores que influenciam o movimento
Objetivo: Analisar o movimento e os fatores envolvidos através da observação de testes realizados em um veículo.

Material:
– 1 veículo de testes (por exemplo, um carrinho de brinquedo)
– 1 cronômetro
– 1 fita métrica
– 20 arruelas grandes de metal
– 40 arruelas pequenas de metal – 4 cubos de metal ou quaisquer outros objetos pequenos e com peso semelhante
– 1 aparador de livros ou suporte com peso suficiente para parar o movimento do veículo e que possua uma parte vazada
– 1 recipiente plástico pequeno ou embalagem plástica de comprimidos
– 70 cm de barbante
– 2 clipes de papel
– 1 calculadora

Montagem:
– Colocar o aparador de livros no canto da mesa e esticar a fita métrica ao seu lado, até a marca de 70 centímetros.

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– Entortar os dois clipes de papel, deixando-os em forma de “S”.

– Amarrar cada uma das extremidades do barbante em um clipe de papel dobrado. Este será o “cabo tracionador” do experimento.

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– Preparar o veículo de testes e inserir o recipiente plástico ou embalagem plástica de comprimidos. Este será o “porta-malas” do veículo.

– Prender um dos clipes ao veículo, no espaço próximo ao eixo dianteiro, e o segundo clipe deve passar através da parte vazada do aparador de livros ou suporte.

– Posicionar a parte dianteira do veículo na marca de 70 centímetros e colocar arruelas no clipe localizado na outra extremidade do cabo tracionador, até que o veículo entre em movimento.

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– Analisar se o carro chega até o aparador de livros antes ou ao mesmo tempo em que uma das pontas do cabo tracionador com arruela atinja o solo. Caso isso não ocorra o grupo deve refazer os preparativos para o experimento.

– Começar a colocar uma arruela por vez no gancho do cabo tracionador que estiver suspenso até que ele comece a se mover. Quando o veículo começar a andar, seu grupo deve contar o numero mínimo de arruelas necessárias para iniciar o movimento e retornar o veículo para a posição inicial. Soltar novamente, marcando o tempo com a utilização do cronômetro e a distância que o veículo percorre até o aparador de livros.

– Repita o processo do item anterior acrescentando ao “porta-malas” do veículo um cubo de metal por vez. Anotar os dados obtidos na tabela abaixo. Utilize a calculadora se julgar necessário.


movimento anexo 1

– Montar a mesma estrutura para realizar o experimento acima, porém agora estudando uma variável diferente.

– Conferir na tabela acima qual foi o número mínimo de arruelas necessárias para movimentar o veículo com 4 cubos de metal.

– Colocar os 4 cubos de metal dentro do “porta-malas” do carro. Prenda-o ao cabo tracionador e marque o tempo que o veículo leva para percorrer a mesma distância do último experimento.

– Retirar um dos blocos de metal por vez do porta-malas sem alterar o número de arruelas e preencher a tabela abaixo.

movimento anexo 2
Observações:
– Como a utilização do cronômetro depende da velocidade de reação do responsável por medir e marcar o tempo, qualquer atraso ou antecipação em acionar o cronômetro pode gerar um intervalo de erro considerável. Para evitar que isso ocorra faça 3 medições de cada movimento e adote como valor verdadeiro a média entre os valores obtidos.

Resultados esperados:
Por meio da observação do deslocamento do veículo, é possível identificar fatores que interferem no movimento, tais como: tempo, força, inércia e atrito. A velocidade média pode ser determinada em diversas situações, em que se alteram essas variáveis do sistema.

Discussão dos Resultados:
Esta experiência, composta de duas partes, aborda dois pontos diferentes, porém complementares e essenciais no estudo do movimento, ambos descritos nas leis de Isaac Newton.

A primeira etapa do experimento aborda a primeira Lei de Newton (Lei da inércia) que postula que, na ausência de forças um corpo em movimento continua em movimento e em velocidade constante e um corpo em repouso permanece em repouso. No experimento verificamos isto quando observamos que quanto maior o peso do veículo maior deverá ser a força exercida pelo contrapeso das arruelas para iniciar o movimento. É importante lembrar da ação do atrito, que aumenta juntamente com do peso do veículo, fazendo-se necessário um maior número de arruelas para movimentar o veículo.

Na segunda etapa do experimento são aplicados os conceitos da segunda Lei de Newton (Lei da força resultante), que diz que a aceleração que um corpo adquire é diretamente proporcional à força que atua sobre ele. É possível observar que quanto menor a massa do veículo (pela retirada dos cubos de metal), maior será a velocidade atingida, pois, uma força maior estará agindo sobre ele e menor será a ação do atrito.

É interessante relacionar esta atividade à leitura da biografia de Isaac Newton. Isso possibilita para o aluno conhecer um pouco da vida e das descobertas feitas por este cientista e relacionar a importância dos estudos de Newton para o desenvolvimento da ciência.

A leitura do texto proporciona contato mais próximo da pessoa que foi este grande cientista, muitas vezes ofuscado pelo estudo, apenas, de suas descobertas, deixando de lado as dificuldades que encontrou, hobby, passatempos, interesses não científicos e outros acontecimentos que permite nos aproximarmos ainda mais deste homem que revolucionou a física.

(Experimento adaptado de: Estudando mecânica – engenheiros em ação.
Experimentos: Movimentando um veículo: forças em ação; Como o “peso” do
veículo interfere em seu movimento? CTC! Ciência e Tecnologia com Criatividade.
Sangari do Brasil.)

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