o atrito e a variacao da energia mecanica - versao professor
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Física-Química A Carla Brito
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Objectivo
Estudar o modo como varia a energia mecânica de um corpo e relacioná-la com
a força de atrito que actua sobre ele.
Questões pré-laboratoriais
1. Uma pessoa empurra um caixote, que está vazio, sobre uma superfície plana, exercendo uma certa força horizontal.
a. Trace o diagrama das forças que actuam sobre o caixote.
b. Dessas forças, quais são as conservativas e as não conservativas?
Uma força é conservativa se o trabalho realizado entre dois pontos for sempre o
mesmo, qualquer que seja a trajectória. O peso é uma força conservativa.
Uma força é não conservativa se o trabalho realizado entre dois pontos depender
da trajectória. A força de atrito e a força normal são exemplos de forças não
conservativas.
c. Se a pessoa encher o caixote com livros terá a mesma dificuldade a
empurrá-lo utilizando a mesma força? Justifique.
A dificuldade será maior, pois o caixote tem agora uma maior massa.
d. Se o caixote não for de madeira mas de um material polido, a pessoa
terá a mesma dificuldade em empurrá-lo utilizando a mesma força?
Justifique.
A dificuldade será menor uma vez que o material sendo polido, terá mais facilidade
em movimentar-se na superfície plana.
A.L. 2.3 – O atrito e a variação da energia
mecânica Física
10º Ano
Física-Química A Carla Brito
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e. Discuta, face às respostas anteriores, de que poderá depender o
módulo da força de atrito que actua sobre um corpo.
Depende do peso e da natureza dos materiais das superfícies em contacto.
2. Um caixote de 10 kg foi abandonado no cimo de uma rampa com 2,0 m de
altura e inclinação 30°, atingindo a sua base com uma velocidade de 4,4 m/s.
a. Qual foi a variação da energia cinética do caixote?
b. Qual foi o trabalho realizado pela resultante das forças que actuam no
caixote?
Pelo teorema da energia cinética
c. Com que velocidade chegaria o caixote à base da rampa em condições
ideais, ou seja, desprezando o atrito entre as superfícies?
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d. Verifique que não houve conservação da energia mecânica do caixote e
calcule a energia dissipada.
Preposição falsa, logo não houve conservação de energia mecânica.
e. Se houve dissipação de energia mecânica durante o deslizamento,
podemos concluir que, afinal, não há conservação de energia?
Justifique.
Não há conservação da energia mecânica do caixote, mas há conservação da
energia do sistema caixote + plano, pois a energia total é sempre constante.
f. O que aconteceu à energia interna das superfícies em contacto durante
o deslizamento?
A energia dissipada apareceu como aumento da energia interna do sistema caixote
+ plano, manifestada pelo aquecimento das superfícies em contacto.
g. Que relação há entre a energia dissipada e o trabalho realizado pela
força de atrito?
A energia dissipada é igual em módulo ao trabalho realizado pelas forças de atrito.
Assim,
3. Um corpo é abandonado sobre uma rampa. Para uma dada inclinação da
rampa, como podemos medir experimentalmente a energia cinética e a energia
mecânica num dado ponto?
Medir a massa do corpo numa balança e a velocidade nesse ponto. Medir a altura a
que é largado o corpo.
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Trabalho laboratorial
Material1
Procedimento
1. Meça a massa do carrinho.
2. Ligue o sensor à máquina de calcular
3. Carregue na tecla aplicações (APPS)
4. CBL/CBR (tecla 4) – ENTER – RANGER (tecla 3) – ENTER – SETUP/SAMPLE –
ENTER – REAL TIME NO – TIME 2S – cursor no START NOW – ENTER e largue o
carrinho.
5. Registe o valor da velocidade final do carrinho.
1 Esta actividade é realizada para toda a turma.
1 Plano inclinado com fita métrica incorporada
1 Sensor de posição CBR
1 Calculadora gráfica
1 Carrinho com pino
1 Balança
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Registo de resultados
m (kg) h (m) d1 (m) d2 (m) ∆d (m)
0,5108 0,122 0,200 2,10 1,90
Ensaio d (m) v (m/s)
1 1,922 0,2999
2 1,924 0,1674
Esquema da montagem
utilizada
Dados a registar
h d1
d2
h – altura (m)
d1 – distância a que se larga o carrinho (verificar o valor na fita métrica
da calha) (m)
d2 – distância a que o carrinho se encontra na parte mais baixa da calha
(m)
m – massa do carrinho (kg)
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Questões pós-laboratoriais
1. Calcule a variação da energia mecânica.
Ensaio 1:
Ensaio 2:
2. Calcule o trabalho realizado pela força de atrito.
O trabalho das forças não conservativas é igual à variação da energia mecânica:
Como a força de atrito é a única força não conservativa a realizar trabalho,
podemos escrever:
Ensaio 1:
Ensaio 2:
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3. Calcule a força de atrito.
Ensaio 1:
Ensaio 2:
Física-Química A Carla Brito
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Bibliografia
Ventura, G., & Fiolhais, M. (2009). 10 F A - Física e Química A - Física Bloco 1 - 10/11º
ano - Caderno de Apoio ao Professor. Lisboa: Texto Editores.
Ventura, G., & Fiolhais, M. (2009). 10 F A - Física e Química A - Física Bloco 1 - 10/11º
ano. Lisboa: Texto Editores.
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