o atrito e a variacao da energia mecanica - versao professor

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


2

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:


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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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