10º ano – AL 2.2
Bola saltitona
Em colisões no mundo macroscópico, há sempre dissipação de energia, a qual poderá
ser maior ou menor, de acordo com as características dos corpos, nomeadamente a
sua elasticidade.Assim, quando dois corpos colidem, nunca se verifica a conservação
de energia cinética, pois uma parte dessa energia é convertida em energia interna dos
corpos em contacto.
O impacto de uma bola em queda com o solo é um exemplo de colisão, em que um
dos corpos (solo) se encontra em repouso durante a colisão. Deste modo pode
caracterizar-se o tipo de colisão relacionando as normas das velocidades de
afastamento (imediatamente após a colisão) e aproximação (imediatamente antes da
colisão) da bola ao solo.
Define-se então, neste caso, o coeficiente de restituição, e, como:
r
vafastament o
e= r
vaproximaçã o
Nesta experiência será usado um Sensor de Movimento para estudar o movimento de
queda e ressalto de uma bola, ao longo do tempo. Poderão ser testadas bolas
diferentes; a mesma bola com diferentes pressões de ar; a mesma bola em diferentes
pavimentos. O efeito da resistênca do ar não é considerado na análise dos resultados.
OBJECTIVOS
Analisar qualitativamente o movimento de uma bola que cai e ressalta.
Relacionar a altura atingida pela bola no primeiro ressalto com a altura inicial.
• Interpretar os resultados em termos energéticos.
•
•
MATERIAL NECESSÁRIO
Calculadora Gráfica TI-83 Plus ou superior
Bola de basquetebol
CBR ou CBR 2 (Sensor de Movimento)
Bola de futebol, outras bolas
Cabo de ligação
Material estativo
Bomba de ar com manómetro (só para o estudo do efeito da pressão)
QUESTÕES PRÉVIAS
1. Uma bola que cai e ressalta, poderá atingir de novo a altura inicial?
2. Todas as bolas se comportarão da mesma forma, ao ressaltar?
3. A pressão do ar no interior da bola será importante?
4. O tipo de pavimento terá alguma influência?
5. Haverá alguma relação entre a altura atingida no primeiro ressalto e a altura inicial,
para cada conjunto bola / pavimento? Esta relação terá algo a ver com o coeficiente
de restituição?
Física com a Calculadora
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10º ano – AL 2.2
SOFTWARE
A calculadora deve ter o programa RANGER instalado. Ligue a calculadora e pressione
a tecla APPS; escolha a opção CBL / CBR e, de seguida o programa RANGER. Caso
o programa não conste na lista (após efectuar a ligação da calculadora ao CBR),
pressione em sequência as teclas 2nd e LINK; com as setas de navegação, seleccione
a opção RECEIVE e pressione a tecla ENTER: surgirá a mensagem WAITING... Erga
a cabeça giratória do CBR e pressione a tecla correspondente ao modelo da sua
calculadora; aguarde a transferência da aplicação para a calculadora. Esta operação
só tem de ser realizada na primeira utilização.
PROCEDIMENTO
1. Ligue o CBR à calculadora gráfica; empurre firmemente ambas as extremidades do
cabo para efectuar a ligação.
2. Ligue a calculadora e execute o programa
RANGER.
3. No MAIN MENU seleccione APPLICATIONS e faça
ENTER. Seleccione, para unidade de medida de
comprimento, METERS. No menu APPLICATIONS
seleccione BALL BOUNCE. Prepare a actividade.
4. Fixe o Sensor de Movimento num suporte, de
acordo com a figura ao lado. No início de cada
ensaio, a bola nunca deve ficar a uma distância
inferior a 0,5 m do CBR (ou 0,15 m para o CBR 2).
5. Esboce o gráfico que prevê, para a altura atingida
pela bola no primeiro ressalto, em função da altura
inicial.
6.
Na calculadora, prima ENTER para iniciar a recolha de dados. Siga as instruções
da calculadora; solte a bola directamente por baixo do sensor e prima o botão
TRIGGER no CBR.
7. No final da aquisição de dados, prima ENTER . Surgirá a mensagem
TRANSFERRING...
8. Observe o gráfico que surge no ecrã da calculadora. Deverá obter um gráfico como
o seguinte:
9. Se não for satisfatório, poderá ser necessário repetir o movimento de queda da
bola. Para obter novos dados, prima ENTER, em seguida seleccione REPEAT
SAMPLE e prima ENTER .
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Física com a Calculadora
Bola saltitona
ANÁLISE
1. Note que o gráfico obtido não representa a distância da bola ao sensor, mas a
altura da bola em relação ao solo, em função do tempo. A aplicação BALL
BOUNCE faz automaticamente a conversão. Interprete o significado dos máximos,
absoluto e relativos, bem como dos mínimos do gráfico.
2. Com o auxílio do cursor da calculadora, leia e registe numa tabela os valores
daqueles máximos. Como é óbvio, a altura atingida no ressalto de ordem n é a
altura inicial para o ressalto de ordem n+1.
Altura atingida no ressalto / m
Altura inicial / m
3. Represente graficamente a altura atingida pela bola no ressalto, em função da
altura inicial. Pode construir o gráfico manualmente em papel milimétrico, usar a
calculadora gráfica ou uma folha de cálculo como o Excel.
4. O gráfico obtido está de acordo com a sua previsão?
5. Determine o declive do gráfico obtido. Procure relacionar esse declive com o
coeficiente de restituição definido atrás (através de considerações energéticas).
SUGESTÕES
1. Calcule o coeficiente de restituição, na situação da experiência. Interprete o seu
valor em termos energéticos.
2. Experimente variar factores como o tipo de bola, a pressão do ar no seu interior ou
o tipo de pavimento. Não esqueça o necessário controle de variáveis, para poder
tirar conclusões cientificamente válidas.
3. Responda agora, de modo mais esclarecido, às questões prévias.
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