Atividade do Plano Inclinado (Como obter a aceleração da gravidade por meio da ferramenta Tracker)
O plano inclinado é um exemplo de máquina simples. Como o nome sugere, trata-se de uma superfície plana cujos pontos de início e fim estão a alturas diferentes.
Ao mover um objeto sobre um plano inclinado em vez de movê-lo sobre um plano completamente vertical, o total de força F a ser aplicada é reduzido, ao custo de um aumento na distância pela qual o objeto tem de ser deslocado.
Observe que pela Lei da Conservação de Energia, a mesma quantidade de energia mecânica é requerida para levantar um dado objeto até uma certa altura, seja através do plano inclinado ou do plano vertical. No entanto, o plano inclinado permite que o mesmo trabalho seja realizado aplicando-se uma força menor por uma distância maior.
Resumindo, o plano inclinado permite uma troca força x distância que é conveniente nas suas aplicações.
Um exemplo de plano inclinado são as rampas, muito utilizadas em diversas situações, assim como vai ser utilizada nessa atividade, de como determinar a aceleração da gravidade por meio do plano inclinado, que foi o método escolhido pela equipe.
Dentro de várias opções que foi nos dada, foi escolhido a de plano inclinado por ser uma das que ninguém tinha escolhido falar sobre;
na imagem acima vemos as diversas forças que agem sobre o bloco posto num plano, onde é desprezado o atrito já que no vídeo que foi feito para atividade, foi utilizado um trilho de ar onde ele reduz ao máximo o atrito do carrinho, podendo considerar nulo a força de atrito;
Forças
- Peso: que é o produto da massa do objeto pela aceleração da gravidade;
- Normal: a reação do objeto com a superfície em que ele está sobreposto;
- Atrito: é desprezado, porém é uma força contrária a trajetória do corpo que pode alterar seu estado de movimento;
Obs: existem duas forças contidas no desenho que é a Pcosθ, se lê, P cosseno do ângulo, e o símbolo que acompanha é a letra greta teta, e a Psenθ, lida como, P seno do ângulo.
Mas qual o significado dessas duas forças?
Essas forças existem porque no plano inclinado as forças Peso e Normal não são mais perpendiculares,logo a Pcosθ seria a força perpendicular ao plano onde o objeto é sustentado pela reação normal, e a Psenθ é a força resultante que está na direção da trajetória do movimento, ou seja para baixo como mostrada na figura acima. O ângulo contido nessas forças, é o ângulo que é formado devido a inclinação do plano, e ele será utilizado para a obtenção da gravidade utilizando o tracker.
Acima foi colocado a forma matemática de determinar a aceleração da gravidade por meio da manipulação das fórmulas da segunda lei de newton e a de força peso.
De acordo com a imagem vista acima, a segunda lei de newton diz que
Fres= m . a
ou seja, a Força resultante é igual ao produto da massa pela aceleração do objeto, essa força resultante seria igual a força que está na trajetória do movimento a força Psenθ,
Fres = Psenθ
Logo foi feita uma substituição sabendo que a Psenθ = m . g . senθ, e, a Fres= m. a,
Fres = Psenθ
m.a=m.g.senθ
descartando a massa que vai ser cancelada dos dois lados,
a=g.senθ,
é isolada a aceleração da gravidade sobrando somente,
g=a/senθ;
A equação g=a/senθ é a que vai ser utilizada para a determinação da aceleração da gravidade, e os dados que serão postos nessa equação serão retirados da análise do vídeo no tracker.
O que é o tracker?
O tracker é uma ferramenta utilizada no estudo de física 1 onde podem ser analisados vários experimentos como, plano inclinado, queda livre, lançamentos, entre outros, bastante utilizado no ensino para a análise por meio de gráficos usando a tecnologia, esse programa pode ser baixado por meio deste link: http://physlets.org/tracker/
Também vai ser disponibilizado nesse link o roteiro para o professor de como pode ser feita uma aula para os alunos explicando passo a passo da utilização do tracker na análise dos gráficos obtidos para a experiência do plano inclinado, a atividade proposta para os alunos e os vídeos que serão utilizados, mas também como poderiam ser feitos pelos próprios alunos.
A imagem acima mostra a interface da ferramenta TRACKER utilizada para a obtenção dos dados para calcular a aceleração da gravidade.
Na imagem acima é visto o gráfico (posição x tempo) formado pela trajetória do corpo estudado no experimento, onde é dado os valores para o uso deles nas equações.
No tracker é disponibilizada uma equação, e para podermos saber o que estamos calculando é associada outra equação da física onde é dada a posição em função do tempo, X em função de T. Abaixo podemos ver a equação vista para essa associação.
- S: posição final;
- S0: posição incial;
- V0: velocidade inicial;
- a: aceleração do corpo;
Obs: essa equação é a função horária do movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), chamada popularmente de "Sorvetão" (S=s0+v0t+1/2at²).
Link da pasta que contém os vídeos do google drive:
Link da pasta que contém o roteiro para o professor e a atividade para os alunos:
Link do arquivo do tracker utilizado pela equipe:
Links para maior compreensão do assunto de plano inclinado e do tracker:
Atividade da disciplina de Práticas de Ensino, ministrada pela Professora Dra Marisa Cavalcante.
Equipe: Edinaldo Falcão, Deborah Pimentel, Larissa Serrão, Lucas Thiago.
Veja no drive da disciplina a correção dos blogs.
ResponderExcluirFaltou roteiro do aluno e o roteiro do professor nao discute metodologia.
tb nao apresenta os resultados obtidos!!! incompleta sua atividade. Deixaram a desejar
Olá pessoal, gostaria de solicitar autorização para publicar interface da ferramenta TRACKER utilizada para a obtenção dos dados para calcular a aceleração da gravidade em um livro de Física da Editora Moderna. Por favor vocês podem me informar os procedimentos para adquirir a autorização?
ResponderExcluirObrigada,