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Guião do Vídeo deo APL 1.11.1 Queda livre

Aceite para publicação em 7 de Fevereiro de 2011

Olívia Cunha

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Guião do Vídeo APL 1.1- Queda livre

Guião do vídeo “Queda livre”

Preâmbulo Pretende-se com esta actividade que o aluno visualize uma experiência, que o leve a concluir que a aceleração gravítica não depende da massa do corpo nem da altura de queda. A experiência em laboratório foi filmada recorrendo a uma câmara de vídeo digital. No processo de produção do vídeo final foi utilizado o software Camtasia. O vídeo poderá ser utilizado pelos professores que não dispõem de material para realizar a experiência, complementando-o com a ficha que permite registar os resultados experimentais e com eles calcular a aceleração da gravidade. Poderá também ser usado, após a realização da experiência para colocar na plataforma Moodle, para que os alunos possam autonomamente ver o vídeo, incentivando-os para a revisão dos conceitos leccionados de uma forma mais inovadora, acessível e atractiva.

Ano de escolaridade 11º ano

Física Unidade 1: “Movimentos na Terra e no Espaço”, inserida no subtema:”Da Terra à Lua”

Objecto de Ensino •

Queda livre: força e aceleração gravítica

Objectivos de aprendizagem • • •

Distinguir força, velocidade e aceleração. Reconhecer que, numa queda livre, corpos com massas diferentes experimentam a mesma aceleração. Determinar, a partir das medições efectuadas, o valor da aceleração da gravidade e compará-lo com o valor tabelado.

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Questão- problema Dois corpos com massas diferentes, em queda livre, têm ou não a mesma aceleração?

Guião 1. Inicia-se o vídeo expondo a questão - problema. 2. Mostra-se o material e equipamento necessários para a realização da experiência, explicando a sua finalidade.

2

1.

Mola de madeira

2.

2 células fotoeléctricas

(sensores de passagem) 3.

1

Digitímetro (marcador

digital de tempo)

4

4.

Craveira

5.

Suporte universal com

3

garras 6.

1 Moeda de 1€ (corpo 1)

7.

2 Moedas de1 € unidas

6

7 5

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3. Efectua-se a montagem da experiência. Marca-se com um marcador as posições dos sensores.

O Professor deverá efectuar a paragem do vídeo e questionar os alunos. Questão 1: Como pode o corpo ter movimento de queda livre, se existe resistência do ar? A resistência do ar é praticamente desprezável, devido não só ao tamanho dos corpos (moedas) como às pequenas alturas de onde são deixadas cair. Revisão dos conceitos de queda livre, características do vector g, fórmula do cálculo da aceleração gravítica através da definição de aceleração média.

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4. Com o auxílio da craveira mede-se o diâmetro da moeda (corpo a utilizar).

5. Coloca-se o registador de tempo na posição A, para ler o tempo que o corpo levou a percorrer a distância entre ambos os sensores.

6. Coloca-se a moeda de 1€ (corpo 1) na mola de madeira.

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7. Solta-se a moeda e lê-se no digitímetro o tempo que o corpo levou a percorrer a distância entre ambos os sensores.

8. Repete-se mais 2 vezes o procedimento anterior 9. Coloca-se o registador de tempo na posição B, que permite ler o tempo de interrupção do feixe quando o corpo passa por cada um dos sensores.

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10. Roda-se o sensor de baixo para o lado.

11. Solta-se a moeda e lê-se no digitímetro o tempo de interrupção do feixe quando o corpo passa pelo sensor.

12. Repete-se mais 2 vezes o procedimento anterior.

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13. Coloca-se o sensor de baixo na mesma posição e roda-se o de cima para o lado.

O Professor deverá efectuar uma paragem do vídeo e questionar os alunos. Questão 2: O tempo de interrupção do feixe do 2º sensor é inferior ou superior ao do 1º sensor? Um corpo em queda livre, próximo da superfície da Terra, move-se, na vertical, com movimento rectilíneo uniformemente acelerado, ou seja, a sua velocidade aumenta. Quando passa no sensor de baixo tem maior velocidade, logo menor o tempo. Revisão dos conceitos de movimento rectilíneo uniformemente acelerado. 14. Solta-se a moeda e lê-se no digitímetro o tempo de interrupção do feixe quando o corpo passa pelo sensor. A moeda deverá atravessar o sensor ao longo do eixo de simetria para que o valor da velocidade posteriormente calculado seja o mais correcto possível.

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15. Repete-se mais 2 vezes o procedimento anterior. 16. Utilizam-se duas moedas de 1€ unidas com fita-cola (corpo 2) e repetem-se os procedimentos anteriores.

Tempo total do vídeo - 10:49

Registo dos resultados Sugere-se, para o caso do vídeo ser utilizado, em substituição da realização da experiência no laboratório, que os alunos estejam munidos da ficha que lhes permite proceder ao registo dos resultados, à medida que vêem o vídeo.

Tratamento de dados Antes de passar ao tratamento dos resultados o professor deverá relembrar aos alunos que: •

O módulo da velocidade média obtém-se dividindo um comprimento por um intervalo de tempo. Se um objecto passar em frente a uma célula fotoeléctrica cujo feixe é apenas bloqueado pela passagem, o marcador digital da célula indicará o tempo de passagem. Dividindo o comprimento do corpo por esse tempo obtém-se a velocidade média. Se esse tempo for muito pequeno, o que se consegue se o comprimento do objecto também for pequeno (é o caso da moeda), a velocidade média coincide, praticamente, com a velocidade instantânea.

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v1 = • • • •

∆l ∆t 1

∆l ∆t 2

v2 =

v1 é o valor da velocidade correspondente à passagem do corpo no sensor de cima; v2 é o valor da velocidade correspondente à passagem do corpo no sensor de baixo; ∆v é a variação do valor da velocidade que corresponde à diferença entre v2 e v1. g (valor da aceleração gravítica)

g=

∆v ∆t

Análise dos dados obtidos experimentalmente: g Desvio do valor obtido relativamente ao tabelado

Corpo 1 12,4 ms-2

Corpo 2 12,6 ms-2

26,4%

28,4%

De facto os valores experimentais de g, embora muito próximos um do outro para os dois corpos utilizados, o que permite dar resposta à questão proposta, isto é, que a aceleração não depende da massa, encontram-se muito distantes do valor tabelado, com o qual se pede, também, que seja feita uma comparação. Este problema permite promover um esforço de reflexão e debate na turma, com o intuito de levantar uma série de novas questões quanto às condições de realização da experiência. Os alunos irão desenvolver as seguintes competências do tipo conceptual: • • •

Identificar parâmetros que afectaram uma dada fase da experiência e planificar modo (s) de os controlar; Reformular o planeamento da experiência a partir dos resultados obtidos; Formular uma hipótese sobre o efeito da variação de um dado parâmetro.

Erros experimentais que mais influenciam os valores dos resultados obtidos. - Quanto mais próxima forem as posições escolhidas para as células, maior é o erro experimental, contudo é mais fácil “acertar” com a queda vertical do corpo nessa situação; -o tempo que a moeda bloqueia a célula não corresponde necessariamente a um diâmetro da moeda, pois esta pode bloquear o feixe de luz com um menor comprimento, depende como a moeda passa pela célula; - ao deixar-se cair a moeda, ela pode eventualmente já ter alguma velocidade inicial, por muito cuidado ao largá-la.

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Ficha técnica

Autora do guião de exploração:

Licença do guião de exploração::

Olívia Cunha

Olívia Fátima Cunha

Creative Commons da Casa das Ciências

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Guião do material Queda livre - 1  

Guião do material Queda livre - 1, disponível para download em: http://www.casadasciencias.org/index.php?option=com_docman&task=doc_details&...

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