Faculdade de Ciências da Universidade do Porto
Departamento de Física
“Estudo do movimento de dois
corpos ao longo de um plano
inclinado”
Trabalho realizado por: Helena Mateus
Maria José Beleza
Vera Oliveira
No âmbito da formação: Actividades de sala de aula
com a calculadora gráfica e sensores para o 3º Ciclo do E.B. e E.S.
Enquadramento da actividade
“Estudo do movimento de dois corpos ao longo de um plano inclinado”
A actividade por nós proposta enquadra-se no 11º Ano, na Unidade 1-Da Terra à Lua (parte de
Física). Além disso, pode ser perfeitamente realizado no âmbito da Unidade 2- Energia em movimentos.
Dada a utilidade pedagógica que o contexto Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente tem na
aprendizagem dos alunos no mundo actual, achamos de todo importante introduzir a actividade proposta
com a seguinte questão-problema: “Como aumentar a velocidade de descida de um escorrega?”. Para
explorar esta questão-problema colocamos várias hipóteses, nomeadamente: tipo de material de que é
feito o escorrega; forma do corpo; inclinação do escorrega.
Nesta actividade debruçamo-nos, principalmente, nas duas primeiras hipóteses acima referidas,
tendo como principais objectivos:
 estudar o material que mais se adequa à construção de um escorrega; para isso usamos
calhas de materiais diferentes (metal, plástico e, madeira) e comparamos a velocidade
adquirida pelo corpo numa dada posição;

estudar a influência da forma dos corpos na velocidade que adquirem; para isso
utilizámos dois corpos de igual massa e do mesmo material, mas com forma diferente
(uma esfera e um bloco).
Esta actividade permite desenvolver nos alunos as seguintes competências:
 Construir uma montagem laboratorial a partir de um esquema/foto;
 Explicar a utilização/função do material a utilizar;
 Manipular com correcção e respeito pelas normas de segurança, material e equipamento;
 Executar correctamente o protocolo apresentado;
 Registar, organizadamente, os dados observados;
 Analisar os dados recolhidos;
 Elaborar um relatório.
Questões pré-laboratoriais
Actividades de sala de aula com a calculadora gráfica e sensores para o 3º Ciclo do E.B. e E.S.
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“Estudo do movimento de dois corpos ao longo de um plano inclinado”
1- Identifique as transferências e transformações de energia que ocorrem durante todo o
movimento de um corpo ao longo de um plano inclinado.
2- Preveja se há ou não conservação da energia mecânica ao longo de planos inclinados
de diferentes materiais (madeira, metal e plástico).
3- Faça um esboço do gráfico da posição em função do tempo de um corpo que é largado
do topo de um plano inclinado.
4- Faça um esboço do gráfico da velocidade em função do tempo de um corpo que é
largado do topo de um plano inclinado.
5- Classifique o movimento do corpo que desce no plano inclinado.
6- Explique por que é que um carro, completamente equipado, com o depósito cheio de
gasolina, sem problemas de mecânica, não se move sobre uma superfície gelada.
Material necessário
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sensor de movimento CBR-2
calculadora gráfica TI-84
calha metálica
tira de plástico adaptável a calha
tira de madeira adaptável a calha
régua
esfera e bloco (do mesmo material e com igual massa)
suporte para calha
fita-cola
Condições a ter em conta na realização da actividade:
 Deve manter-se inalterada a altura da calha;
 Os corpos devem ser lançados sempre da mesma posição;
 O sensor é colocado a 15 cm do topo da calha e ligado à calculadora gráfica.
Procedimento:
Configuração da calculadora para a recolha de dados:
1234-
Ligue a calculadora gráfica ao sensor.
Ligue a calculador e o sensor.
Na calculadora, prima APPS e seleccione EasyData.
Configurar a calculadora para a recolha de dados:
4.1-Prima WINDON e seleccione SETUP.
Actividades de sala de aula com a calculadora gráfica e sensores para o 3º Ciclo do E.B. e E.S.
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“Estudo do movimento de dois corpos ao longo de um plano inclinado”
4.2-Prima 2 para seleccionar TIME GRAPH.
4.3-Prima ZOOM e seleccione EDIT.
4.4- Introduza 0,2 para definir o tempo entre amostras em segundos.
4.5- Prima ZOOM para seleccionar NEXT.
4.6- Introduza 100 para definir o número de amostras.
4.7- Prima ZOOM para seleccionar NEXT.
4.8- Prima GRAPH e seleccione OK.
Recolha de dados
1-Proceda à montagem experimental de acordo com a figura abaixo.
1- Coloque o corpo na altura que estipulou (cerca de 15/20 cm do topo da calha).
2- Seleccione Start para iniciar a recolha de dados.
3- Largue o corpo assim que ouvir os cliques do sensor.
4- Surge no ecrã o gráfico distância em função do tempo.
5- Seleccione Plots (prima window).
6- Seleccione o gráfico velocidade em função do tempo.
7- Surge no ecrã o gráfico velocidade versus tempo.
8- Seleccione ANALYZ e depois SELECT REGION para analisar a zona pretendida.
9- Repita para a esfera e para o bloco, assim como para cada uma das calhas (madeira,
metálica e plástico ).
Registo de resultados:
Actividades de sala de aula com a calculadora gráfica e sensores para o 3º Ciclo do E.B. e E.S.
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“Estudo do movimento de dois corpos ao longo de um plano inclinado”
Os gráficos que se irão obter serão semelhantes aos das figuras abaixo:
Gráfico x = f (t)
Gráfico v = f (t)
Valores de velocidade para a esfera nas três calhas diferentes:
ESFERA
Plástico
metal
madeira
x(m)
0,673
0,680
0,679
v(m/s)
1,498
1,505
1,533
Valores de velocidade para o bloco nas três calhas diferentes:
BLOCO
Plástico
Metal
Madeira
x(m)
0,603
0,621
0,604
v(m/s)
1,315
1,113
0,795
Conclusão e análise crítica dos resultados
Actividades de sala de aula com a calculadora gráfica e sensores para o 3º Ciclo do E.B. e E.S.
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“Estudo do movimento de dois corpos ao longo de um plano inclinado”
A realização desta actividade experimental, permite atingir os objectivos inicialmente
propostos. Para além disto, com a realização desta actividade, são desenvolvidas competências
que de outro modo não eram possíveis sendo uma actividade simples e atractiva para os alunos.
A análise das tabelas permite concluir que a velocidade adquirida pelo bloco depende do
tipo de material da calha. Conclui-se ainda que, a velocidade adquirida pelo bloco é maior na
calha plástica e menor na calha de madeira. Isto porque, quando o bloco desliza, em contacto
com uma superfície, ocorre transferência de energia entre o corpo e a superfície, sendo que esta
transferência é devida às interacções entre as partículas que constituem os materiais em
contacto. É assim possível, chamar a atenção dos alunos para o facto de existir força de atrito
cinético durante o deslizamento bem como mostrar que o módulo da força de atrito cinético
varia nos diferentes materiais.
Relativamente à esfera, e atendendo aos resultados apresentados na tabela acima, é
possível mostrar que a velocidade adquirida não depende do material de que é feita a calha.
Assim, não havendo deslizamento, a força de atrito cinética não realiza trabalho, não
contribuindo por isso para a variação da velocidade adquirida pela esfera nos diferentes
materiais.
É possível concluir que, o movimento de um corpo simétrico que rola sem escorregar é
composto de:
 Uma translação do seu eixo que contém o centro de massa no referencial Terra;
 Uma rotação em torno desse eixo que contém o centro de massa.
Para ficar a pensar
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Porque é que, antigamente, se utilizavam troncos para deslocar corpos de grandes
massas?
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Porque é que, nos "aqua - shows", se utiliza água nos escorregas?
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Será que a altura dos escorregas terá influência na velocidade adquirida por quem
escorrega?
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Identifique situações quotidianas onde seja desejável a existência de atrito.
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Identifique situações quotidianas onde seja prejudicial a existência de atrito.
Sugestão de trabalho
Actividades de sala de aula com a calculadora gráfica e sensores para o 3º Ciclo do E.B. e E.S.
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“Estudo do movimento de dois corpos ao longo de um plano inclinado”
Considere um cilindro oco e um cubo de massa igual os quais caem ao longo de um plano
inclinado.
Mostre que a velocidade final do cilindro que rola sem escorregar é inferior à velocidade
do cubo que escorrega.
Actividades de sala de aula com a calculadora gráfica e sensores para o 3º Ciclo do E.B. e E.S.
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