al2.2. bola saltitona
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A.L. 2.2 – Bola saltitona
Física 10º ano
Questão-problema
Existirá alguma relação entre a altura a que se deixa cair uma bola e a altura atingida no primeiro ressalto?
Objectivo
Determinar o valor do coeficiente de restituição de uma bola e relacioná-lo com a elasticidade do material que a constitui.
Questões pré-laboratoriais
Quando se deixa cair uma bola e ela tem uma certa elasticidade, ressalta até atingir uma dada altura. A altura do ressalto será igual à altura onde foi deixada cair?
Não.
Duas bolas com diferente elasticidade alcançarão a mesma altura no primeiro ressalto? Qual delas atingirá uma maior altura?
Atingirá uma maior altura a bola que tiver maior elasticidade, pois quanto maior for a elasticidade da bola, mais facilmente ela recupera a forma inicial. Assim menos energia mecânica perde na colisão com o solo e, por isso, maior é a altura do ressalto.
Que transformação de energia ocorre: a. No movimento de queda da bola?
A energia potencial gravítica do sistema bola+terra transforma-se em energia cinética.
b. No movimento de ressalto da bola?
A energia cinética transforma-se em energia potencial gravítica do sistema bola+terra .
Se não desprezarmos a resistência do ar, há transferências de energia no processo de queda, ressalto e colisão do solo. Indique quais são essas transferências.
Na queda e no ressalto a bola diminui a sua energia mecânica, mas aumenta energia interna, , conjuntamente com o ar envolvente, que se traduz no aumento da temperatura da bola e do ar envolvente;
No processo de colisão a diminuição da energia mecânica da bola aparece como aumento da própria energia interna da bola, chão e ar em volta, traduzida num aumento da temperatura e na produção de som ( energia sonora) que resulta das compressões e rarefações sucessivas das partículas do ar envolvente.
A energia total do sistema bola + ar envolvente + chão mantém-se constante.
Se desprezarmos a resistência do ar haverá conservação de energia mecânica da bola durante o movimento de queda, durante o movimento de ressalto ou durante a colisão com o solo? Justifique.
Só há conservação da energia mecânica durante a queda e durante o ressalto. Durante a colisão com o solo, devido às deformações, aumenta a energia interna das superfícies em contacto.
Considerando que há conservação da energia mecânica da bola durante o movimento de queda e que a bola tem massa m, determine: a. Uma expressão para o módulo da velocidade da bola v1 após percorrer uma distância h até chegar ao solo;
Uma expressão para o módulo da velocidade v2 com que a bola inicia o ressalto, supondo que atinge uma altura h’.
Determine o quociente entre v2 e v1. Este quociente está relacionado com a maior ou menor elasticidade dos corpos que colidem. A este quociente chama-se coeficiente de restituição do par de materiais em colisão.
Qual deverá ser o valor para o quociente anterior se as alturas de queda e ressalto forem iguais?
Deveria ser igual a 1. Neste caso, a bola teria um comportamento muito elástico, ou seja, adquiriria totalmente a forma inicial.
Para estudar a relação entre a altura a que a bola é largada com a altura a que ela ressalta, a bola deve ser largada e não atirada. Porquê?
Deve largar-se a bola para que não haja velocidade inicial.
A bola deve estar distanciada do sensor cerca de 0,5 m.
Para uma altura de queda de, por exemplo, 1 metro podemos, por extrapolação obter o valor para a altura de ressalto. hi = 1 m pelo declive obtemos hf = 0,7307 m
Se a altura do ressalto fosse igual à altura de queda: a. Qual seria o declive da recta do gráfico?
A inclinação da recta seria máxima e o seu declive igual a 1.
Será esta uma situação real?
Seria uma situação não real, embora possa haver situações que se aproximem muito desta.
Como explicaria do ponto de vista energético esta situação?
Neste caso, não haveria quaisquer perdas de energia mecânica da bola durante a colisão com o solo.