Aprendendo Física em Rede

Rio de Janeiro, 02 de maio de 2015 Colégio Pedro II – Campus Centro Disciplina: Física

Professor: Sérgio Lima

2º ano do Ensino Médio de 2015

Turma: 1201

Alunas:

Beatriz Fernandes Medeiros de Castro Lopes            Nº: 05
Mylena Caparelli do Nascimento Craveiro                 Nº: 24
Stephanie Fernandes Rodrigues                                   Nº: 29

Roteiro do experimento do módulo da velocidade de saída de um jato de água 

A aprendizagem de física, referente a 1ª certificação do 2º ano do Ensino Médio ano letivo de 2015, consiste na estimativa do módulo de velocidade da saída de um jato de água de um dos bebedouros do colégio ou de uma mangueira de jardim. No caso do nosso grupo, optamos pelo jato do bebedouro por ser uma opção mais prática e que nos tomasse o menor tempo possível.

• Os materiais necessários foram:
– 2 Réguas (de 30 cm)
– Transferidor (de 180°)

Inicialmente, para que a medição do módulo de velocidade do experimento tivesse êxito, foi necessário saber algumas grandezas vetoriais, são elas:

A = alcance máximo horizontal
h = alcance máximo vertical (altura)
Vo = velocidade inicial
θ = ângulo de saída do jato d’água
g = aceleração da gravidade (constante) ≈  9,8 m/s²

• Obs1: A gravidade é medida em metros por segundo graças ao Sistema Internacional de Medidas (S.I.) e significa que qualquer corpo em queda, sem resistência do ar, a cada segundo vai aumentar sua velocidade, sendo assim, constante. Contudo, essa expressão é conhecida como aceleração gravitacional.

No começo procuramos nos basear nas equações horarias para calcular o lançamento do jato, entretanto a incógnita do tempo (t) é requerida em ambas as equações e, por ser extremamente complexo medir com precisão essa grandeza escalar, resolvemos simplificar e utilizar fórmulas que não estão em função deste, onde Vo será a velocidade inicial e a nova incógnita da questão. Estas são:

Para medir o alcance horizontal, colocamos uma régua perpendicular ao “bico” do bebedouro e marcamos onde o jato de água atingia.
A medição da altura máxima (h) foi feita em dois processos: primeiro aproveitamos a régua utilizada para medir o alcance horizontal para termos suporte e mais certeza de que não erraríamos a medida; e em seguida uma outra régua paralela ao “bico”, que encostava na régua suporte até o ponto da altura máxima.
Para medir o ângulo inicial, colocamos o centro do transferidor no mesmo ponto do “bico” do bebedouro e observamos no mesmo sentido da água, para a esquerda.

• Obs2: É necessário que se tenha muita atenção tanto quando for medir o alcance horizontal, quanto o vertical, pois, para fazer a medição correta, a régua deve estar posicionada no mesmo plano do “bico” do bebedouro, ou seja, de onde sai a água, e não na parte inferior.

As unidades de medida e tempo devem estar representadas por:
– Velocidade = m/s
– Alcance = m
– Altura = m

Assim que todas as medidas forem encontradas, basta substituí-las nas fórmulas dadas acima e o valor da velocidade inicial será obtido.
Por fim, recomendamos que, para um resultado mais preciso, seja feita uma média dos resultados encontrados com as duas fórmulas.

Alunas: Beatriz Salazar, Juliana Torres, Nathalia Hermes e Nathália Ribeiro

Turma: 1205

Para calcular a velocidade estimada nesse experimento, serão necessárias as seguintes medidas:

• Ângulo de saída do jato – É o seno do ângulo obtido que iremos usar na fórmula a fim de calcular a velocidade, e além disso o ângulo de saída influencia nos deslocamentos horizontal e vertical.
• Gravidade – A gravidade atua como força sobre o deslocamento vertical do jato.
• Deslocamento horizontal e deslocamento vertical (altura máxima) – A velocidade é um vetor que pode ser decomposto em dois: vertical (v0y) e horizontal (v0x), ambos dependem diretamente do deslocamento sobre o tempo (ΔS/ΔT) percorrido, por isso é necessário calcular as duas formas de deslocamento. No entanto não é necessário calcular o tempo, já que essa grandeza pode ser substituída e seria muito trabalhoso medi-la.

Para determinar ambos os deslocamentos, utilizaremos uma malha quadriculada com medidas. Iremos gravar o lançamento, separar em frames e ver, a partir da malha, a posição final e a altura máxima. Já o ângulo inicial será determinado com o uso do aplicativo de celular Photo Measures, após fotografarmos o lançamento. Por fim, a gravidade não será medida, pois seu valor é conhecido.

Os dados serão usados nas fórmulas apresentadas em sala de aula:

Ahorizontal = V0².2senθ.cosθ/g

hmx = V0².sen²θ/2g

Isolando o V0, substituiremos as outras incógnitas pelos valores descobertos. Então somaremos o resultado de ambas as fórmulas e tiraremos uma média.

Colégio Pedro II – Campus Centro

Alunos: Rafael L. C. Kanazawa – n° 25.

Suzana C. O. Barbosa – n° 27

Valbei S. Jr. – n° 29

Turma: 1207

O objetivo principal do “Projeto de Aprendizagem” é estimar qual o módulo da velocidade de saída de um jato de água de um bebedouro. Para isso será necessário mensurar duas grandezas, são elas:

• Ângulo de saída do jato de água em relação ao plano horizontal
• Distância máxima na horizontal (eixo X)

Para medir essas duas grandezas será necessário o uso de uma régua e de um transferidor de 180°.

Posicionando a régua paralelamente a superfície do bebedouro, na altura do ponto de saída da água e com a marcação de “0 cm” no mesmo ponto é possível medir a distância máxima na horizontal do jato d’água. Em seguida posicione o transferidor de 180° mais rente possível do jato de água e marque aproximadamente o ângulo de saída em relação ao plano horizontal.

A fim de facilitar a medição é possível desenvolver um aparato que inclua os dois instrumentos. (O tópico da confecção do aparato está no final do roteiro)

Como, nas condições da realização do projeto, medir o tempo de forma correta e precisa torna-se uma tarefa muito complicada, optaremos pela fórmula de alcance máximo horizontal que não necessariamente leva em conta o tempo.

A – representa o alcance horizontal;

v₀ – representa a velocidade inicial;

θ – representa o ângulo do jato em relação ao plano horizontal;

g – representa a gravidade.

A e θ já foram determinados, v₀ será a incógnita e g será 9,8 m/s, por padrão.

Confecção do aparato:

Para isso será necessário três materiais, são eles:

• Papel quadriculado (20cmx20cm)
• Contact
• Cartolina branca (20cmx20cm)

Certificar que os quadrados do papel tenham lados de 1 cm cada.

Primeiro passo é desenhar as marcações de centímetros na aresta inferior da folha. Em seguida desenhar um setor circular de 90° com pelo menos 5 cm de raio no vértice inferior direito da folha e por fim desenhar as marcações dos ângulos de 0° até 90°.

Segundo passo é colar a folha com os desenhos na cartolina e em seguida colar o contact na face com os desenhos. Com isso o material não será danificado pela água.