Bola saltitona

10º ano – AL 2.2

Bola saltitona Em colisões no mundo macroscópico, há sempre dissipação de energia, a qual poderá ser maior ou menor, de acordo com as características dos corpos, nomeadamente a sua elasticidade.Assim, quando dois corpos colidem, nunca se verifica a conservação de energia cinética, pois uma parte dessa energia é convertida em energia interna dos corpos em contacto.

O impacto de uma bola em queda com o solo é um exemplo de colisão, em que um dos corpos (solo) se encontra em repouso durante a colisão. Deste modo pode caracterizar-se o tipo de colisão relacionando as normas das velocidades de afastamento (imediatamente após a colisão) e aproximação (imediatamente antes da colisão) da bola ao solo.

Define-se então, neste caso, o coeficiente de restituição, e, como: r vafastament o e= r vaproximaçã o Nesta experiência será usado um Sensor de Movimento para estudar o movimento de queda e ressalto de uma bola, ao longo do tempo. Poderão ser testadas bolas diferentes; a mesma bola com diferentes pressões de ar; a mesma bola em diferentes pavimentos. O efeito da resistênca do ar não é considerado na análise dos resultados.

OBJECTIVOS Analisar qualitativamente o movimento de uma bola que cai e ressalta.

Relacionar a altura atingida pela bola no primeiro ressalto com a altura inicial.

• Interpretar os resultados em termos energéticos.

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MATERIAL NECESSÁRIO Calculadora Gráfica TI-83 Plus ou superior Bola de basquetebol CBR ou CBR 2 (Sensor de Movimento) Bola de futebol, outras bolas Cabo de ligação Material estativo Bomba de ar com manómetro (só para o estudo do efeito da pressão)

QUESTÕES PRÉVIAS 1. Uma bola que cai e ressalta, poderá atingir de novo a altura inicial?

2. Todas as bolas se comportarão da mesma forma, ao ressaltar?

3. A pressão do ar no interior da bola será importante?

4. O tipo de pavimento terá alguma influência?

5. Haverá alguma relação entre a altura atingida no primeiro ressalto e a altura inicial, para cada conjunto bola / pavimento? Esta relação terá algo a ver com o coeficiente de restituição?

Física com a Calculadora

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10º ano – AL 2.2

SOFTWARE A calculadora deve ter o programa RANGER instalado. Ligue a calculadora e pressione a tecla APPS; escolha a opção CBL / CBR e, de seguida o programa RANGER. Caso o programa não conste na lista (após efectuar a ligação da calculadora ao CBR), pressione em sequência as teclas 2nd e LINK; com as setas de navegação, seleccione a opção RECEIVE e pressione a tecla ENTER: surgirá a mensagem WAITING... Erga a cabeça giratória do CBR e pressione a tecla correspondente ao modelo da sua calculadora; aguarde a transferência da aplicação para a calculadora. Esta operação só tem de ser realizada na primeira utilização.

PROCEDIMENTO 1. Ligue o CBR à calculadora gráfica; empurre firmemente ambas as extremidades do cabo para efectuar a ligação.

2. Ligue a calculadora e execute o programa RANGER. 3. No MAIN MENU seleccione APPLICATIONS e faça ENTER. Seleccione, para unidade de medida de comprimento, METERS. No menu APPLICATIONS seleccione BALL BOUNCE. Prepare a actividade.

4. Fixe o Sensor de Movimento num suporte, de acordo com a figura ao lado. No início de cada ensaio, a bola nunca deve ficar a uma distância inferior a 0,5 m do CBR (ou 0,15 m para o CBR 2).

5. Esboce o gráfico que prevê, para a altura atingida pela bola no primeiro ressalto, em função da altura inicial.

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Na calculadora, prima ENTER para iniciar a recolha de dados. Siga as instruções da calculadora; solte a bola directamente por baixo do sensor e prima o botão TRIGGER no CBR.

7. No final da aquisição de dados, prima ENTER . Surgirá a mensagem TRANSFERRING...

8. Observe o gráfico que surge no ecrã da calculadora. Deverá obter um gráfico como o seguinte:

9. Se não for satisfatório, poderá ser necessário repetir o movimento de queda da bola. Para obter novos dados, prima ENTER, em seguida seleccione REPEAT SAMPLE e prima ENTER .

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Física com a Calculadora

Bola saltitona

ANÁLISE 1. Note que o gráfico obtido não representa a distância da bola ao sensor, mas a altura da bola em relação ao solo, em função do tempo. A aplicação BALL BOUNCE faz automaticamente a conversão. Interprete o significado dos máximos, absoluto e relativos, bem como dos mínimos do gráfico.

2. Com o auxílio do cursor da calculadora, leia e registe numa tabela os valores daqueles máximos. Como é óbvio, a altura atingida no ressalto de ordem n é a altura inicial para o ressalto de ordem n+1.

Altura atingida no ressalto / m

Altura inicial / m

3. Represente graficamente a altura atingida pela bola no ressalto, em função da altura inicial. Pode construir o gráfico manualmente em papel milimétrico, usar a calculadora gráfica ou uma folha de cálculo como o Excel.

4. O gráfico obtido está de acordo com a sua previsão?

5. Determine o declive do gráfico obtido. Procure relacionar esse declive com o coeficiente de restituição definido atrás (através de considerações energéticas).

SUGESTÕES 1. Calcule o coeficiente de restituição, na situação da experiência. Interprete o seu valor em termos energéticos.

2. Experimente variar factores como o tipo de bola, a pressão do ar no seu interior ou o tipo de pavimento. Não esqueça o necessário controle de variáveis, para poder tirar conclusões cientificamente válidas.

3. Responda agora, de modo mais esclarecido, às questões prévias.

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