Filipe
Filipe
Designer
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Editor(a)
Editor(a)
Coor. Ped.
Coor. Ped.
C. Q.
C. Q.
Dep. Arte
Dep. Arte
Professor
22793 / Lab Física 1º Ano
Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.
Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.
22793 / Lab Física 1º Ano
Apresentação
Este é um material de apoio ao professor de Física. É composto por roteiros de atividades experimentais a serem realizadas com materiais do cotidiano e alguns instrumentos próprios de laboratório. Além das atividades de laboratório, há três
seções:
• “Fisicando”: atividades de aplicação de conceitos físicos, interpretação de linguagens usadas em tirinhas, análise de
objetos curiosos, entre outros;
• “Problemas abertos”: problemas em que não há uma resposta definida, mas um conjunto de respostas igualmente
aceitáveis;
• “A Física explica”: questões que evidenciam a curiosidade inerente ao ser humano a partir de questionamentos sobre
os porquês causais (mecanicistas) e finais (teleológicos) de fenômenos físicos cotidianos.
Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.
Alguns experimentos têm caráter investigativo, permitindo a dedução de relações matemáticas entre variáveis a
partir de tabulação de dados e construção de gráficos, devendo-se chegar a uma conclusão com uma descrição analítica
e teórica do fenômeno. Em outros casos, após a realização dos experimentos, os alunos devem chegar às conclusões esperadas a partir da leitura de seu material didático e da discussão da teoria dirigida pelo professor. Assim, terá estimulada
sua elaboração de hipóteses, argumentação e análise de erros.
Com essa abordagem, as leis da Física, expressas em suas linguagens teórica e matemática, não funcionam como guia
da investigação, mas como resultado dela, ao invés de representar tão somente o acúmulo de conhecimentos de fatos e
teorias isoladas. Por isso, nesta proposta, o professor é condutor de tais atividades e intermediador, promovendo discussões
e orientando os estudantes no processo de investigação.
Para dar ao material uma apresentação dinâmica, foram criados personagens que ilustram momentos de discussão do
cotidiano em sala de aula. Esses personagens formam o “Clube da Física”. Seus nomes são referências a físicos que representam os diferentes ramos da Física:
• James: referência a James Joule, representante da termodinâmica;
• Alberta ou Beta: referência a Albert Einstein, representante da Física moderna;
• Gali: referência a Galileu Galilei, da mecânica;
• Max: referência a James Maxwell, representante da eletrodinâmica;
• Nilton: referência a Isaac Newton, representante da ótica;
• Nikole ou Nik: referência a Nicolau Copérnico, representante da gravitação;
• Fran: referência a Benjamim Franklin, representante da eletricidade.
Gali
Max
Nilton
Nik
James
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Beta
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Fran
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I9Estúdio-Wil-Paula
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C. Q.
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3
3
2. Conceitos básicos em cinemática
4
3. Movimento uniforme (MU)
Lab 2 – Quais as características do movimento de pontos móveis em meio viscoso?
6
6
4. Movimento uniformemente variado (MUV)
Lab 3 – Corpos mais pesados caem mais rapidamente?
Lab 4 – Quem quer dinheiro? Você consegue agarrá-lo?
Lab 5 – Quais são seus tempos de reação?
7
7
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5. Vetores
10
6. Movimento circular uniforme (MCU)
Lab 6 – Como funciona a “magrela?”
12
13
7. Lançamentos oblíquo e horizontal
Lab 7 – Como Guilherme Tell conseguiu flechar a maçã?
14
14
8. Dinâmica
Lab 8 – Frenagens, garçons e parque de diversão: o que eles têm em comum?
Lab 9 – Aceleradores: quanto de força e quanto de massa?
Lab 10 – O que o Homem de Ferro tem que ver com a Física?
Lab 11 – Como o carrinho de Física funciona?
Lab 12 – Como escolher o elástico para o carrinho?
Lab 13 – Os livros unidos jamais serão vencidos?
Lab 14 – Pneus: é dos carecas que as colisões gostam mais?
Lab 15 – Pneus: tamanho é documento?
Lab 16 – Como funcionam as máquinas de Atwood?
Lab 17 – Objetos leves podem puxar objetos pesados?
Lab 18 – Por que o MCU é circular?
Lab 19 – Pêndulo de Newton: tudo que bate rebate?
18
19
19
20
21
21
22
22
23
23
24
25
26
9. Trabalho e energia
Lab 20 – Por que a primeira queda na montanha-russa é a mais alta?
Lab 21 – Relógios de pêndulo: por que o pêndulo não falha?
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31
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10. Estática
Lab 22 – Como a lei da inércia explica as rotações?
Lab 23 – Qual o segredo do equilíbrio?
33
33
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11. Resistência dos materiais
Lab 24 – Qual a relação entre a estatura e o número dos sapatos?
38
38
Referências bibliográficas
40
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Coor. Ped.
C. Q.
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2
água
balan
barb
clipe
cron
fita
obj
rec
rég
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1. Sistema Internacional de Unidades (SI)
Lab 1 – Medir sem instrumentos: vai dar pé?
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22793 / Lab Física 1º Ano
Faça Física
Filipe
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Sumário
Meça as grandezas físicas e registre, na segunda coluna da tabela, o valor obtido sem uso de instrumento de medida.
Use a criatividade. Depois escolha o instrumento apropriado para medir cada grandeza e registre na terceira coluna o valor
e a unidade de medida usada. Na quarta, transforme em unidade do SI.
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Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.
água
gital
de prato ou di
balança
te
barban
plásticos
clipes
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cronôm
a
rica de costur
ét
m
a
fit
os
rs
ve
di
objetos
te cilíndrico
recipien
aduada rígida
gr
régua
Grandeza física
Valor obtido sem uso de
instrumento de medida
Valor obtido com
instrumento de medida
Medida obtida em
unidade do Si
Altura do recipiente
Resposta pessoal
Resposta pessoal
m
Comprimento da
circunferência do recipiente
Resposta pessoal
Resposta pessoal
m
Massa do cronômetro
Resposta pessoal
Resposta pessoal
kg
Velocidade do clipe plástico
ao afundar na água
Resposta pessoal
Resposta pessoal
m/s
Conclusão
Resposta pessoal. Sugestão: Faça com que os alunos percebam as dificuldades que o ser humano enfrentava quando não existiam instrumentos de
medida. Assim, eles devem reportar-se a épocas históricas em que o homem se valia de partes do corpo como padrões de comparação entre objetos.
Dessa ideia vem o título “Medir sem instrumentos: vai dar pé?”. Chame a atenção para o fato de que todo aparelho e procedimento de medida têm
limitações.
Fisicando
1. Pesquise sobre o SI e descreva a importância dele para
a ciência.
No século XVIII, à época da Revolução Francesa, foi criado o Sistema
2. Verifique quais são as sete unidades básicas do SI e compare com as unidades de medida utilizadas no Lab 1.
Comprimento – metro (m)
Métrico Decimal. Até o século XX, havia diferentes unidades de
Tempo – segundo (s)
medida. Em 1953, o Brasil adotou o Sistema Métrico Decimal. Em
Massa – quilograma (kg)
1960, na XI Conferência Internacional de Pesos e Medidas, o Brasil
Temperatura – kelvin (K)
padronizou o uso do Sistema Internacional de Unidades (SI).
Corrente elétrica – ampere (A)
A adoção do SI pela comunidade científica mundial facilita não
22793 / Lab Física 1º Ano
Medir sem instrumentos: vai dar pé?
Faça Física
Sistema Internacional
Medidas edeunidades
Unidadesdo(SI)
SI
Ao medir as grandezas sem os instrumentos, os alunos deverão utilizar objetos disponíveis em sala de aula ou o próprio corpo.
1
Filipe
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Quantidade de substância – mol (mol)
somente o diálogo entre os cientistas como também estabelece um
Intensidade luminosa – candela (cd)
padrão mundial de medição.
Professor, dependendo das dimensões e de outras características dos
Editor(a)
Coor. Ped.
objetos utilizados, o aluno pode ter usado outras unidades diferentes
das do SI, como, por exemplo, o centímetro e o grama, em vez de ter
C. Q.
utilizado o metro e o quilograma.
Dep. Arte
3
Faça Física
2
Conceitos básicos em cinemática
Fisicando
Gali é um aluno muito esperto. Ao chegar do futebol deveria fazer uma tarefa: definir de forma criativa o conceito físico
de movimento. Mas ele não queria fazer a tarefa.
2
4
3
6
Mas não esperava
que sua mãe estivesse
observando-o.
“O que se move é o
que não está parado”,
pensava ele.
Então foi procurar
seus livros.
Até que se sentou e os
raios solares que entravam
por uma fresta o fizeram
pensar no Sol.
Olhou ao redor.
8
7
– Ai, não vai ter jeito...
não tenho ideia de
como começar.
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11
Então lhe veio a luz!
Ele correu para contar à
mãe sua genial ideia.
12
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Filipe
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Editor(a)
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Dep. Arte
4
– Mãe, o Sol nos observa
o tempo todo e, para ele,
estamos em movimento...
Como estou na Terra, do ponto
de vista do Sol, estou em
movimento o tempo todo.
Ou andando de fininho...
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14
Ou sentado assistindo à TV.
E como já acabei a tarefa, vou
ficar aqui o tempo todo...
17
I9Estúdio-Wil-Paula
Todas as vezes em que aparecer uma caixa no espaço destinado para a resposta, instrua o
aluno a registrar nela a fórmula deduzida ou pesquisada no material didático. Ela servirá de base para os cálculos futuros.
22793 / Lab Física 1º Ano
Pensou mais um pouco.
Com sua nova
visão de mundo,
lá ficou o elétrico
menino, mas não
por muito tempo.
13
... pois a Terra se
move ao redor do Sol,
distanciando-se dele.
15
Mesmo que esteja
encostado na parede...
1. Pesquise o significado dos conceitos a seguir em seu material didático e relacione-os às ideias expressas por Gali
nos 13o e 14o quadrinhos.
a) Movimento: Do ponto de vista do Sol, um objeto que não se
e) Espaço percorrido: O espaço percorrido pela Terra em uma
órbita completa ao redor do Sol é a medida do comprimento da elipse.
f ) Velocidade média: O módulo da velocidade média da Terra ao
desloca na superfície da Terra está em movimento, pois ocorre alteração
completar a órbita ao redor do Sol é igual a zero, pois, nesse caso, a Terra
na sua distância em relação ao Sol.
volta à posição original, isto é, não há deslocamento.
b) Trajetória: No caso da Terra em relação ao Sol, a trajetória é uma
elipse “desenhada” no espaço, com o Sol situado em um dos focos da elipse.
vm =
c) Posição: Imaginando um sistema cartesiano, em que o plano xy é
paralelo ao plano da elipse traçada pela Terra em sua órbita ao redor do
∆s
∆t
g) Velocidade instantânea: A velocidade instantânea da Terra é
Sol, cada coordenada representaria os pontos por onde a Terra passa, ou
a velocidade tangencial com a qual ela sairia para o espaço caso saísse
seja, sua localização em cada instante, dentro desse referencial.
de sua órbita ao redor do Sol.
d) Deslocamento: O módulo do deslocamento da Terra do periélio
ao afélio seria a medida da linha reta que une
esses dois pontos, isto é, a distância entre eles.
∆s = sf – s0
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os cadernos.
– Gali, chega de
preguiça! Vai já 5
fazer a tarefa!
– Ah, mãe, eu tô
cansado. Deixa eu fazer
a tarefa depois, vai!
Ele queria mesmo
era ficar “à toa”.
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1 Então afastou
Faça Física
2. O Clube da Física resolveu fazer uma excursão para a editora Casa Publicadora Brasileira, em Tatuí-SP. Cada aluno mora
em uma cidade diferente, e Max, que mora em São Paulo, ficou encarregado de alugar um micro-ônibus para buscar os
outros colegas. A partir dos conceitos definidos no exercício anterior, ajude-o nessa missão.
a) Faça um diagrama da estrada
para resolver os cálculos.
0
São Roque
Itu
Sorocaba
Boituva
Tatuí
cd e f
f g h h
S Ã o Pau Lo
km 0
Marta Irokawa
Rodovia Castelo Branco.
b) Max pretende comprar um Faça Física em Tatuí, para presentear Nik, que mora em Sorocaba, depois passar com
ela na casa de Gali, em São Roque. Em quais posições ele
deve parar?
s = 130 km
s = 80 km
s = 54 km
c) Após partir de São Paulo, Max para em Carapicuíba
para abastecer. Ele então faz um cálculo para saber a
que distância está de Nik. Qual o valor encontrado?
80 − 26 = 54 km
d) Max se lembra de buscar James, que está na cidade
de espaço 78 km. Que cidade é essa?
Itu
e) Quando chega a Itu, Max descobre que esqueceu
num restaurante em Itapevi seu Ipod. Quanto ele deverá percorrer para recuperar o aparelho?
|31 – 78| = 47 km
f) De Itapevi, Max parte para Tatuí, onde compra o Faça Física.
Depois vai para a casa de Nik, em Sorocaba. Nesse trecho
qual é seu deslocamento? E seu espaço percorrido?
g) De Sorocaba, Max, Nik e James foram para a casa de
Gali, em São Roque. Nesse trecho, qual o deslocamento? E o espaço percorrido?
∆s = |54 − 80| = 26 km
Espaço percorrido = 80 − 54 = 26 km
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CaraPiCuÍBa
km 26
26
i Ta P e V i
km 31
31
SÃo roQue
km 54
Itapevi
54
iTu
km 78
Carapicuíba
78
SoroCaBa
km 80
São Paulo
80
B o i T u Va
km 116
116
TaT u Í
km 130
130
(km)
Item:
h) Os quatro partem de São Roque para Boituva, para
buscar o restante do grupo. De lá, vão para a sede do
clube, em Carapicuíba. Nesse trecho, qual é o deslocamento? E o espaço percorrido?
∆s = 26 − 54 = –28 km
Espaço percorrido = |116 – 54| + |26 – 116| = 152 km
i) Com a confusão de idas e vindas, James desconfiou do
valor cobrado pelo motorista e calculou todo o deslocamento e o espaço percorrido nessa aventura. Quais são
esses valores?
Filipe
Designer
Editor(a)
Sequência da viagem: São Paulo – Carapicuíba – Itu – Itapevi – Tatuí –
Coor. Ped.
Sorocaba – São Roque – Boituva – Carapicuíba. Logo, o espaço percorrido:
∆s = 80 − 31 = 49 km
|26 – 0| + |78 – 26| + |31 – 78| + |130 – 31| + |80 – 130| + |54 – 80| + |116 – 54| +
Espaço percorrido = |130 − 31| + |80 – 130| = 149 km
|26 – 116| = 26 + 52 + 47 + 99 + 50 + 26 + 62 + 90 = 452 km
C. Q.
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