Trabalho de Física – 3ª Certificação

Professor: Sérgio Lima

Grupo: Ana Carolina Rodriges – nº 02

Rafaela Rizzo – nº 32

Solange Laudier – nº 34

Turma: 2106

Relatório de Física

Esse trabalho é um relatório sobre o experimento que realizamos no laboratório de física, que envolvia um sistema com dois blocos de massas diferentes, ligados por um fio de massa desprezível em uma polia fixa à quina da mesa.

Assim, achamos o coeficiente de atrito (µ) e as duas acelerações do sistema.

Utilizamos como massas – massa de a = 0,106 kg , e massa de b = 0,056 kg; utilizamos como gravidade o valor de 9,8 m/s². Com uma régua, obtivemos o valor de h (distancia do bloco a ate a cadeira) -> h = 0,142 m; e obtivemos como deslize (x) o valor de 0,155 m -> x = 0,155 m. E, achamos o tempo que o bloco a demorou para chegar ate a cadeira, que foi de 0,4 s (para haver menos incertezas, cronometramos varias vezes, e assim, calculamos uma media para o tempo).

As incertezas provavelmente ocorreram em nosso experimento por causa da utilização da régua, que possui uma imprecisão de milímetros. E, como dissemos no primeiro roteiro, pode haver ondulações na mesa.

Cálculo do coeficiente de atrito (µ):

µ = Ma . h / (Ma + Mb) . x + Mb . h

µ = 0,106 . 0,142 / 0,162 . 0,155 + 0,056 . 0,142

µ = 0,015052 / 0,02511 + 0,007952

µ = 0,015052 / 0,033062

µ = 0,455266

µ = 0,46 (aproximadamente)

Cálculo da aceleração (a1) :

a1 = g (Ma – µMb) / Ma + Mb

a1 = 9,8 (0,106 – 0,46 . 0,056) / 0,106 + 0,056

a1 = 9,8 (0,106 – 0,02576) / 0,162

a1 = 9,8 . 0,08024 / 0,162

a1 = 0,78635 / 0,162

a1 = 4,85 m/s² (aproximadamente)

Cálculo da aceleração (a2):

S = a . t² / 2

0,142 = a . (0,4)² / 2

0,142 . 2 = a . 0,16

0,284 = a . 0,16

a = 0,284 / 0,16

a = 1,775

a2 = 1,78 m/s² (aproximadamente)

Física – Professor Sérgio F. Lima.

Alunos: Rafael de Oliveira Braga (25)

William Rabello de Carvalho Almeida (32)

Paulo Renato Rosa de Assumpção Thompson Mello (23)

Bruno de Melo Cadiz (5)

Thiago Matias Pereira (30)

                                               Roteiro do Projeto Leis de Newton

Materiais e instrumentos que serão utilizados na realização do experimento

• Balança
• Cronômetro
• Roldana
• Fita Métrica
• Durex Colorido
• Fio de Nylon
• Dois blocos pequenos (A e B)
• Superfície para interromper o movimento do bloco que vai descer

Procedimentos que serão seguidos na realização do experimento  

• Medição das massas dos blocos A e B.
• União dos dois blocos pelo fio de nylon.
• Posicionamento do sistema composto pelos blocos na roldana.
• Marcação do ponto de partida do bloco que se deslocará pela superfície horizontal.
• Marcação da diferença de altura do bloco na vertical até a superfície na superfície horizontal (ponto O representado no diagrama do blog).
• Cronometragem a partir do ponto O
• Medição da distância percorrida pelo bloco na horizontal a partir do ponto O

Variáveis que serão medidas e como, incertezas (medidas, estimadas ou calculadas) e os procedimentos para se efetuar as medidas.

• Medição do coeficiente de atrito por deslizamento
• Atenuar erros sistemáticos, aleatórios e acidentais pela repetição do experimento duas vezes.
• Grandezas Físicas Escalares e Vetoriais a serem consideradas: Massa, Tempo, Comprimento.
• Desprezar-se-á as massas correspondentes à roldana e à corda,assim como a elasticidade do fio de nylon, considerando o mesmo como um fio ideal

Física: Professor Sérgio F. Lima

Alunos: Bruno de Melo Cadiz – 5

Rafael de Oliveira Braga – 25

Thiago Matias Pereira – 30

William Rabello de Carvalho Almeida – 32

Turma: 2102            Turno: Tarde        Série: 1° ano do Ensino Médio            Sala: 12

Relatório do Projeto de Aprendizagem #2: Estimando a velocidade de lançamento de moléculas de água num jato oblíquo.

Estimativa Prática

Grandezas Físicas Realmente Exploradas: Comprimento,Velocidade e Aceleração

Torricelli: Vy²=Voy²-2.g.hmax

Altura Máxima Medida: 9 centímetros

Aceleração da Gravidade: 9,8 m/s²

Trato matemático dos dados coletados: Vy² = Voy² – 2.g.Hmax
0² = Voy² – 2 x 9,8 x 0,09m
Voy² = 19,6 x 0,09
Voy² = 9
Voy = 3m/s²

Voy = Vo x Sen.Θ
3 = Vo x0,93
Vo = 3 : 0,93
Vo = 3 : 0,93
Vo ≈ 3,22 m/s²

Ufa!

Física – Professor Sérgio F. Lima

Alunos: Bruno de Melo Cadiz – 5

Rafael de Oliveira Braga – 25

Thiago Matias Pereira – 30

William Rabello de Carvalho Almeida – 32

Turma 2102                                                 Turno: Tarde                                                      Sala: 12

Roteiro do Projeto de Aprendizagem #2

Estimando a velocidade de lançamento de moléculas de água num jato oblíquo.

Grandezas Físicas A Serem Exploradas:

• Comprimento (fundamental)

• Ângulo

• Aceleração

• Tempo (fundamental)

• Velocidade

Procedimentos Que Serão Utilizados Para A Medição Dessas Grandezas:

• Comprimento: medição do alcance do jato de água e sua altura

• Ângulo: medição do ângulo de lançamento do jato de água

• Aceleração: será considerada a da gravidade (aprox.10 m/s²)

• Tempo: medido do início (lançamento do jato d’água) até o final (chegada do jato d’água ao chão ou base)

• Velocidade: calculada após a medição e trato matemático das grandezas anteriores utilizando – se as fórmulas conhecidas Torricelli – Vy²=Voy²-2.g.hmax -, para se obter Voy² e a Velocidade Inicial em y, expressa por Voy=Vo.senθ, por conseguinte a descoberta da velocidade de lançamento Vo.

Instrumentos Necessários Para As Medições Das Grandezas:

• Régua ou Metro

• Transferidor

• Cronômetro

Trato Matemático Dos Dados Coletados

• As medições de comprimento, ângulo e tempo terão seus valores aplicados às equações decorrentes (Torricelli: Vy²=Voy²-2.g.hmax e Velocidade Inicial em y: Voy=Vo.senθ) e interpretados para a obtenção da velocidade inicial do jato d’água.

Colégio Pedro II – Unidade Escolar Centro

Disciplina: Física  – Professor: Sérgio

Integrantes do Grupo:                                                              TURMA:2106

Alexandre Borges – nº 01

Ana Carolina – nº 02

Ellen Corrêa – nº 11

Rômulo Rabetine – nº 33

Projeto de Aprendizagem – Velocidade Média
Conforme dito no roteiro inicial, fizemos o experimento com um dos integrantes do nosso grupo (Alexandre) e partir deste retiramos as nossas medidas de grandezas para os cálculos do experimento. Medidas de distâncias (s) em metros (m) e as medidas de tempo (t) em segundos(s)

1- 10 metros; velocidade: 5,05050 m/s
2 -15 metros; velocidade: 6,0728 m/s
3 -20 metros; velocidade: 3,07 m/s

Porém, conforme dito também no roteiro entregue anteriormente, haveria uma

Incerteza relacionado a distância realmente percorrida e ao tempo. Logo, achamos as incertezas e as velocidades ficaram desta maneira :

1- v = ( 5,05050 +- 0,9595)
2 – v = ( 6,0728 +- 2,3562 )
3 – v = ( 3,07 +- 0,34384 )

Com base nos dados do experimento já poderíamos chegar a uma resposta para a hipótese “A velocidade média de uma mesma pessoa tende a diminuir para distâncias maiores”, porém para termos certeza do resultado resolvemos fazer um novo experimento com outro integrante (Rômulo) que percorreu as mesmas distâncias e obteve outros resultados no tempo.
1- 10 metros;  velocidade:  4,83091 m/s
2- 15 metros; velocidade:   4,76190  m/s
3- 20 metros; velocidade : 5,361930 m/s

Também fizemos os cálculos das incertezas, da mesma forma que com o primeiro experimento e tivemos os resultados:

1-     v = ( 4,83091 +- 0,6376 )
2  –   v=  ( 4,76190 +- 0,5476 )
3 –   v =  (5,361930 +- 0, 4069)

Após discutirmos e analisarmos os resultados obtidos, chegamos à conclusão que, de acordo com os cálculos feitos para obter as velocidades do Alexandre, realmente, “A velocidade média de uma mesma pessoa tende a diminuir para distâncias maiores”. Mas isso não aconteceu com o Rômulo.

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Então, com base no nosso cálculo simplificado da propagação de erros (vide referência aqui) a incerteza (da) da medida da aceleração a ficará assim:

a = 2.s/t²

Seja X = 2.s e Y = t.t (t²)

dX = s.ds + s.0 (erro da constante é zero!) => dX = 2.ds (conforme argumentou o Rodrigo Ming!)

dY = t.dt + t.dt => dY = 2.t.dt

da = (dX/X + dY/Y).(X/Y) = (2.ds/2s + 2.t.dt/t²).(2s/t²)=>

da = (ds/s + 2.dt/t).(2.s/t²)
Onde:
da = Incerteza da medida a (aceleração)
ds = Incerteza da medida s (espaço que os blocos percorreram)
dt = Incerteza da medida do t (tempo – que será o maior valor entre a dispersão das medidas de tempo e o erro de acionamento manual do cronômetro!)

Planilhas

• Clique aqui para baixar a Planilha feita pelo Rodrigo Ming;
• Clique aqui pra baixar planilha do Excell para cálculo da incerteza de a;
• Clique aqui pra baixar planilha do Openoffice para cálculo da incerteza de a;

Caprichem no relatório do experimento!

Este texto tem o objetivo de esclarecer e definir de modo claro, qual é a quarta atividade (segundo trimestre) a ser realizada pelos alunos do 1^o ano de Física, Unidade Centro, Colégio Pedro II.

Objetivos Gerais

Organizar idéias, conectar recursos, mobilizar conhecimentos e aplicá-los na resolução colaborativa de um problema prático.

Objetivos Específicos

Aplicar os conceitos de força e sua relação com os movimentos (Leis de Newton); entender e aplicar algumas forças usuais na mecânica (tração, atrito e peso); revisar as equações básicas do Movimento Uniformemente Variado e conectar todos estes conceitos na resolução de um problema experimental.

Embora o tratamento adequado de dados experimentais, não seja um objetivo explícito desta atividade, deseja-se que os alunos reflitam sobre:

• As principais causas de erros experimentais;
• Como tratá-los adequadamente (ainda que de um modo matematicamente simplificado) tanto para minimizá-los como para representá-los corretamente.

A Atividade

Os alunos deverão, obrigatoriamente, formar grupos com 4 alunos.

Cada grupo deverá preparar, (previamente à realização do experimento!) um roteiro experimental (a ser publicado no wiki da turma(102, 104 e 106), realizar o experimento planejado no roteiro, no laboratório da escola e, finalmente, publicar os resultados do experimento no blogue da turma(102, 104 e 106) na forma de um roteiro de replicação!

Primeira Parte – Roteiro Experimental

Após interagirem com uma destas simulações do experimento (opção 1, opção 2) para visualizarem o experimento e explorarem as variáveis importantes para o mesmo os alunos deverão preparar o roteiro experimental que deverá ser seguido no laboratório:

Este roteiro experimental deverá conter, além da identificação do grupo (Turma, Série, Colégio e Ano) os seguntes itens:

• Valor das massas que serão utilizadas! No laboratório há algumas massas, mas com valores previamente estabelecidos!
• Procedimentos experimentais, isto é, como proceder para: Determinar o atrito, medir cinematicamente a aceleração, estimar os erros experimentais, etc
• Qual o valor teórico esperado (aceleração determinada dinamicamente)?
• Materiais necessários para o experimento(réguas, relógios, tabelas dos dados, massas, etc), que deverá ser providenciado antes de iniciar o experimento!

Estas informações deverão ser publicadas organizadamente no wiki da turma (102, 104 e 106).

OBS: Esta parte da atividade vale 30% da nota!

Segunda Parte – Realização do Experimento

Com uma cópia do roteiro em mãos e o horário agendado com o professor, o grupo irá realizar o experimento no nosso laboratório. Provavelmente no nosso horário de aulas!

OBS: Esta parte da atividade vale 30% da nota!

Terceira Parte – Roteiro de Replicação

No Blogue da Turma (102, 104 e 106), cada grupo vai publicar o Roteiro de Replicação do Experimento! Que será, basicamente, os passo-a-passos necessários para que o experimento possa ser reproduzido pro outros alunos.

Esse passo-a-passo deverá seguir, obrigatoriamente, a seguinte estrutura:

1. Integrantes do Grupo, Turma, Série, Colégio e Ano – Sem necessidade de Comentários.

2. Licença de Distribuição do Trabalho – Basicamente diz o que pode e o que não pode ser feito com o trabalho de vocês. Essa licença pode ser escolhida seguindo este apontador/link, respondendo as poucas questões do formulário e copiando a licença para o trabalho de vocês. Vejam este exemplo de uso da licença.

3. Referencial Téorico – Basicamente descreve toda a física por trás de cada procedimento efetuado no experimento. Num nível de profundidade compatível com alunos do Ensino Médio. (Não é cópia de Livros, é produção textual dos alunos!). Nesta parte também será feita uma exposição crítica sobre a representação dos resultados com o número correto de algarismos!

4. O passo-a-passo em si – Aqui, o grupo descreverá materiais, montagens, dicas práticas de realização do experimento e tudo que julguem necessário para que alguém possa, ao seguir o roteiro, reproduzir o experimento.

OBS: Esta parte da atividade vale 40% da nota!

Cronograma e etc

Cada uma destas etapas deverá seguir o prazo para a realização dos mesmos!

• Primeira etapa – 03/08/2008 d.C.;
• Segunda etapa – 12/08/2008 d.C.
• Terceira etapa – 19/08/2008 d.C.

Estas datas poderão sofrer pequenos ajustes em função do calendário escolar. Não deixem para a última hora! Você já tiveram a experiência do que isto pode provocar!

Não quero nenhuma das partes em versão impressa!

Dúvidas, reclamações e etc… usem os comentários abaixo, publiquem no fórum da nossa comunidade ou perguntem em sala de aula (mas antes da data final)!

Referências

• Alguns roteiros do ano passado – Para servirem de ponto de partida, não de chegada!
• Mini apostila sobre erros e medidas – Para servir de referência para os alunos
• Vários textos de referência – Página da primeira versão deste projeto de aprendizagem. Contém vários apontadores para textos úteis na realização e compreensão do experimento.

Em breve colocarei mais referências!

Projeto Aquecedor Didático – Modelo 2 – Manual de Construção aqui

Introdução

Para maiores sobre o projeto e acessar o cronograma do mesmo para 2008, siga este apontador!

O que é o Projeto?

Este projeto pretende que os alunos – em grupo – entendam, dimensionem e construam um protótipo de aquecedor de água por energia solar. O interesse maior não é nem tanto o produto (aquecedor funcionando) mas o processo de elaboração, administração e construção do mesmo. Porque acredito que só se desenvolve a capacidade de colaborar, colaborando. De administrar informações, administrando informações. De gerenciar tarefas, gerenciando. De aprender a aprender, aprendendo!

Ou seja, nosso foco aqui não é o ensino, mas sim as aprendizagens. Como estas são facilitadas e quais as dificuldades mais freqüentes dos alunos . Isso não significa que o protótipo deva ser feito de qualquer maneira e que não precise funcionar. Ao contrário, se nos preocuparmos mais com o processo, é provável que o produto seja de ótima qualidade!

Como construir um aquecedor de água por energia solar?

Existem algumas referências e experiências já implementadas e que tomaremos como ponto de partida. Tanto quanto possível, vamos procurar documentar o desenvolvimento do projeto para que o mesmo possa ser reproduzido em outros espaços e contextos. Veja abaixo, algumas ligações úteis:

• Manual de Construção do Aquecedor Solar Didático (precisa de adobe reader) – Artigo do Caderno Catarinense de Ensino de Física
• Aquecedor com embalagens descartáveis – Manual de construção de um aquecedor com material descartável.
• http://www.cefetsp.br/edu/sinergia/andre2.html – Aquecimento de água por Energia Solar.
• Manual de Construção de Aquecedor Solar Didático – Descrição detalhada dos materiais e da montagem!
• http://revistaescola.abril.com.br/edicoes/0174/aberto/mt_72298.shtml – Matéria na revista Nova Escola, sobre construção do Coletor Solar
• http://www.sociedadedosol.org.br/ – Sociedade do Sol, ONG que tem bastante matarial didático para a construção de aquecedores solares
• Não custa dizer que uma consulta no Google (http://www.google.com.br) é sempre um bom ponto de partida.
• Aquecedor Solar com Garrafas Pet – Matéria interessante sobre a construção de um aquecedor soalr usando garrafas pets.
• Make-off da montagem do aquecedor por alunos do CEC – Algumas fotos da montagem!
• Mais informações sobre este projeto podem ser lidas aqui.

Que conteúdos de física serão trabalhados com o mesmo?

• Calor e Temperatura
• Propagação de Calor
• Condução térmica
• Convecção térmica
• Irradiação térmica
• Calorimetria

Que habilidades/competências podem ser desenvolvidadas com este projeto?

• Aprender a conviver
• Aprender a aprender
• Gerenciar informações
• Compartilhar Conhecimento
• Usar tecnologias de comunicação e informação

E por último, mas não menos importante, as orientações e etapas do desenvolvimento deste projeto, para o ano de 2005 (1º versão do mesmo) podem ser acessadas aqui

Dúvidas, críticas e sugestões? Deixe seu comentário, ele é muito importante para nosso projeto!