Física Experimental - Mecânica - Plano inclinado com sensores e multicronômetro de rolagem de dados - EQ001P.
Índice Remissivo ........................................................................................................................................................................................................ 7
Abertura .................................................................................................................................. 9
O presente manual é composto por três partes: Documentação do produto, Instruções para o
professor e Atividades para o aluno. .................................................................................... 9
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos autorais reservados
Documentação do produto / Documentación del producto /
Product Documentation............................. 9
Atendimento ao cliente. .................................................................................................................................................................... 10
Também dos Direitos Autorais: ....................................................................................................................................................... 10
• “A publicação/divulgação da(s) fotografia(s) e/ou ilustração(ões) reproduzida(s) na presente obra dependerá da prévia e expressa
autorização do(s) fotógrafo(s) e/ou ilustrador(es) como da concordância das pessoas retratadas, se for o caso.” ........................ 10
Também das Patentes Industriais: .................................................................................................................................................. 10
• Os produtos Cidepe contem uma ou mais patentes industriais, portanto são protegidos pela Lei das Patentes da Propriedade
Industrial, sendo proibida sua cópia ............................................................................................................................................. 10
Atendimiento al cliente. .................................................................................................................................................................... 10
También de los Derechos de Autor: ................................................................................................................................................. 10
• "La publicación/ divulgación de la(s) fotografía(s) e/o ilustración (ciones) reproducida(s) en la presente obra dependerá de la
previa y expresa autorización del (de los) fotógrafo(s) y/o ilustrador(es) como de la concordancia de las personas retratadas, si
es el caso". ..................................................................................................................................................................................... 10
También de las Patentes Industriales .............................................................................................................................................. 10
• Los productos Cidepe contan con un o más patentes industriales, por lo tanto, son protegidos por la Ley de las Patentes de la
Propiedad Industrial, siendo prohibida su copia. .......................................................................................................................... 10
Customer service. .............................................................................................................................................................................. 11
Copyright: ......................................................................................................................................................................................... 11
• "The publication/release of the photographs and/or illustrations reproduced in this book depend on the prior and express
authorization of the photographer and/or illustrator as the agreement of the people portrayed, if applicable." ........................... 11
Industrial patents. ............................................................................................................................................................................. 11
• Cidepe's products contain industrial patents, therefore protected by the Patent Law of Industrial Property, being prohibited its
copy. .............................................................................................................................................................................................. 11
Garantia / Guarantee............................................................................................................ 12
Certificado de Garantia Internacional ........................................................................................................................................... 12
As instruções identificadas no canto superior direito da página pelos números que se iniciam pelos algarismos “199…” são destinadas ao professor. ............................................................................................................................................................................ 12
As instruções identificadas no canto superior direito da página pelos números que se iniciam pelos algarismos “999…” são destinadas a informações de segurança e avisos importantes. .................................................................................................................. 12
Certificado de Garantía Internacional ........................................................................................................................................... 12
Las instrucciones identificadas en la parte superior de la página, a la derecha, por los números que se inician con los guarismos
"199…", son destinadas al profesor. ............................................................................................................................................. 12
Las instrucciones identificadas en la parte superior de la página, a la derecha, por los números que se inician por los guarismos
"99…", son destinadas a informaciones de seguridad y avisos importantes. ............................................................................... 12
International Certificate of Guarantee ........................................................................................................................................... 13
The instructions identified in the upper right corner of the page, by numbers beginning with "199…" are intended to the teacher.
13
The instructions identified in the upper right corner of the page, by numbers beginning with "999…" are for safety information
and important warnings. ............................................................................................................................................................... 13
PCNs ...................................................................................................................................... 13
Os produtos Cidepe também são adequados aos Parâmetros Curriculares Nacionais - PCNs. ................................................ 13
Los productos Cidepe también son adecuados a los Parâmetros Curriculares Nacionais - PCNs. ........................................... 13
Cidepe's products also are adequate for Parâmetros Curriculares Nacionais - PCNs ............................................................... 13
9999.992 ................................................................................................................................. 14
Informações e avisos importantes de uso e de serviços. ................................................................................................................. 14
Cuide e evite a corrosão de equipamentos. ................................................................................................................................... 14
Acessórios conectáveis ao equipamento. ...................................................................................................................................... 14
2
Física Experimental - Mecânica - Plano inclinado com sensores e multicronômetro de rolagem de dados - EQ001P.
A limpeza de equipamentos. ......................................................................................................................................................... 14
Equipamentos com entradas para ventilação. ............................................................................................................................... 14
A manutenção em equipamentos não elétricos. ............................................................................................................................ 15
Caso de troca de peças ou reposição de peças. .............................................................................................................................. 15
Algumas questões ambientais. ......................................................................................................................................................... 15
O descarte da embalagem. ............................................................................................................................................................. 15
O descarte de um produto não elétrico. ......................................................................................................................................... 15
O descarte de um produto elétrico. ............................................................................................................................................... 15
O descarte de pilhas elétricas (ou baterias), quando for o caso. .................................................................................................... 15
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos autorais reservados
Parte A - Instruções para o professor. .................16
Identificação do produto e seus componentes, passo a passo das montagens, cuidados, informações técnicas e teóricas relevantes. ........................................................................................................................................................................................... 16
Os diferentes níveis de sugestões experimentais nos manuais Cidepe. ........................................................................................ 16
Como montar um manual personalizado com a sequência experimental desejada, utilizando os produtos Cidepe. .................... 16
Onde encontrar o sumário atualizado das instruções que acompanham determinado equipamento constante em qualquer conjunto Cidepe. ................................................................................................................................................................................ 16
Outras informações e suporte técnico. .......................................................................................................................................... 16
1992.234E............................................................................................................................... 17
Conheça o plano inclinado com sensores e multicronômetro de rolagem de dados. ................................................................... 17
Como fazer a limpeza do equipamento. ........................................................................................................................................ 18
1992.002A3_1 ........................................................................................................................ 19
As elevações e os cuidados com o plano inclinado. ........................................................................................................................ 19
• O nivelamento. ........................................................................................................................................................................... 19
• A posição do fuso para grandes elevações. ................................................................................................................................. 19
• A posição do fuso para pequenas elevações................................................................................................................................ 19
• O cuidado com a esfera. .............................................................................................................................................................. 19
• O procedimento básico para o MRU. ......................................................................................................................................... 19
1992.002A4 ............................................................................................................................ 21
A colocação do suporte e sensores fotoelétricos para haste no plano inclinado. .......................................................................... 21
• Como colocar o suporte dos sensores. ........................................................................................................................................ 21
• Como colocar os sensores no suporte. ........................................................................................................................................ 21
• A ordenação dos sensores e suas conexões com os cronômetros e interfaces. ............................................................................ 21
• Como ajustar a altura dos sensores em função do corpo de provas. ........................................................................................... 22
• Como posicionar os sensores nos distanciamentos desejados. ................................................................................................... 22
• Como posicionar o móvel em relação ao sensor - momento de inércia. ..................................................................................... 23
• Como posicionar o móvel em relação ao sensor - MRUA. ........................................................................................................ 23
1992.018KG ........................................................................................................................... 24
Conheça o sensor fotoelétrico (photogate). ..................................................................................................................................... 24
1992.002 ................................................................................................................................. 25
Conheça os dinamômetros tubulares de mola. ............................................................................................................................... 25
O que é um dinamômetro. ............................................................................................................................................................. 25
O dinamômetro tubular de mola helicoidal. .................................................................................................................................. 25
Os cuidados com o dinamômetro. ................................................................................................................................................. 25
O ajuste do zero no dinamômetro (zeramento inicial). ................................................................................................................. 25
A escala especial dos dinamômetros tubulares Cidepe. ................................................................................................................. 26
• Como fazer a leitura na escala do dinamômetro tubular Cidepe. ............................................................................................... 26
1992.342 ................................................................................................................................. 27
Conheça o multicronômetro com tratamento e rolagem de dados e disparador. ........................................................................ 27
Especificações técnicas. ................................................................................................................................................................ 27
• Identificação dos comandos e indicadores. ................................................................................................................................. 28
• Painel frontal. ........................................................................................................................................................................ 28
• Painel lateral. ........................................................................................................................................................................ 28
Como acessar as funções e seus comandos. ..................................................................................................................................... 28
3
Física Experimental - Mecânica - Plano inclinado com sensores e multicronômetro de rolagem de dados - EQ001P.
1992.343 ................................................................................................................................. 31
A função F1 (2 ou 5 sensores), suas opções e seus comandos. ........................................................................................................ 31
• F1 com DOIS sensores e a opção NÃO (caso em que não se informa a distância entre os sensores). ........................................ 31
• F1 com DOIS sensores e a opção SIM (caso em que é informada a distância entre os sensores). .............................................. 32
• Exemplo de distâncias inseridas. ................................................................................................................................................ 32
• Como rever o intervalo de tempo que foi medido. ..................................................................................................................... 33
• Como rever o módulo da velocidade média que foi calculado. .................................................................................................. 33
• F1 com CINCO sensores e a opção NÃO (caso em que não se informa a distância entre os sensores). .................................... 34
• F1 com CINCO sensores e a opção SIM (caso em que é informada a distância entre os sensores). .......................................... 35
• Como rever os intervalos de tempo que foram medidos. ........................................................................................................... 36
• Como rever os módulos das velocidades médias que foram calculadas. .................................................................................... 37
• Como repetir um experimento, mantendo as mesmas posições dos sensores. ............................................................................ 37
• Como fazer um novo experimento, modificando as posições entre os sensores. ....................................................................... 38
•• Modo 1. ..................................................................................................................................................................................... 38
•• Modo 2. ..................................................................................................................................................................................... 38
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos autorais reservados
1992.344 ................................................................................................................................. 39
A função F2 Vm 1 sensor, suas opções e seus comandos. ............................................................................................................... 39
• F2 e a opção NÃO (caso em que não se informa a largura do objeto). ....................................................................................... 39
• F2 e a opção SIM (caso em que é informada a largura do objeto (móvel). ................................................................................. 40
• Como rever o intervalo de tempo que foi medido. ..................................................................................................................... 40
• Como rever o módulo da velocidade média que foi calculada. .................................................................................................. 41
• Como repetir o experimento, mantendo a mesma largura do objeto. ......................................................................................... 41
• Como fazer um novo experimento, modificando as posições entre os sensores. ....................................................................... 41
•• Modo 1. ..................................................................................................................................................................................... 41
•• Modo 2. ..................................................................................................................................................................................... 41
A função F3 10pass 1sens. ................................................................................................................................................................ 41
• A função F3 10pass 1sens, suas opções e seus comandos. ......................................................................................................... 42
1992.345 ................................................................................................................................. 44
A função F4 Pend/MHS 1sen. ........................................................................................................................................................... 44
• A função F4 Pend/MHS 1sen, suas opções e seus comandos. .................................................................................................... 44
• Como rever os intervalos de tempo que foram medidos. ........................................................................................................... 44
• Como rever as frequências que foram calculadas. ...................................................................................................................... 45
A função F5 Bob e 1 sens. ................................................................................................................................................................. 45
A função F5 Bob e 1 sens, suas opções e seus comandos. ............................................................................................................... 45
• F5 e a opção NÃO (caso em que não se informa a distância entre a bobina e o sensor)............................................................. 45
• F5 e a opção SIM (caso em que é informada a distância entre a bobina (S0) e o sensor (S1)). .................................................. 46
• Como rever o intervalo de tempo que foi medido. ..................................................................................................................... 47
• Como rever a velocidade média calculada. ................................................................................................................................. 47
• Como rever a aceleração média calculada. ................................................................................................................................. 47
• Como rever a velocidade final calculada. ................................................................................................................................... 47
• Como repetir um experimento, mantendo a mesma distância entre a bobina e o sensor fotoelétrico. ....................................... 48
• Como fazer um novo experimento, modificando a distância entre a bobina e o sensor fotoelétrico.......................................... 48
•• Modo 1. ............................................................................................................................................................................... 48
•• Modo 2. ............................................................................................................................................................................... 48
A função F6 M Circular 1 sen. ......................................................................................................................................................... 49
• A função F6 M Circular 1 sen, suas opções e seus comandos. ................................................................................................... 49
• Como rever os intervalos de tempo que foram medidos. ........................................................................................................... 49
• Como rever as frequências que foram calculadas. ...................................................................................................................... 50
1992.346 ................................................................................................................................. 51
A função F7Choq-Inl 2 sen, totalizando 20 leituras. ...................................................................................................................... 51
• O que faz o cronômetro nesta função. ........................................................................................................................................ 51
• A função F7Choq-Inl 2 sen, suas opções e seus comandos. ...................................................................................................... 51
• Como realizar a aquisição num experimento sobre choques inelásticos. ................................................................................... 51
A função F8Choq-Els 2sen, totalizando 30 leituras. ...................................................................................................................... 52
• O que faz o cronômetro nesta função. ........................................................................................................................................ 52
• A função F8Choq-Elas2sens, suas opções e seus comandos. ..................................................................................................... 52
4
Física Experimental - Mecânica - Plano inclinado com sensores e multicronômetro de rolagem de dados - EQ001P.
• Como realizar a aquisição num experimento sobre choques elásticos. ...................................................................................... 53
1992.347 ................................................................................................................................. 55
A função F9 V Som2sensAc, suas opções e seus comandos. .......................................................................................................... 55
• Como rever o intervalo de tempo medido e a velocidade média calculada. ............................................................................... 55
A função F10 t manual. .................................................................................................................................................................... 56
• O que faz o cronômetro nesta função. ........................................................................................................................................ 56
A função F10 t manual, suas opções e seus comandos. ................................................................................................................. 56
• A opção sequencial por intervalo. ............................................................................................................................................... 56
As funções de comando tempo, velocidade e aceleração. ............................................................................................................... 57
1992.348 ................................................................................................................................. 58
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos autorais reservados
A função F11 teste sensor ................................................................................................................................................................. 58
• O que faz o cronômetro nesta função. ........................................................................................................................................ 58
A função F11 teste sensor, suas opções e seus comandos. ............................................................................................................... 58
Exemplos de teste. ............................................................................................................................................................................. 58
• Sensor fotoelétrico. ..................................................................................................................................................................... 58
• Sensor fim de curso. ................................................................................................................................................................... 58
• Sensor acústico. .......................................................................................................................................................................... 58
Parte B - Atividades para o aluno .................... 59
1032.001 ................................................................................................................................. 60
O movimento e a trajetória. ............................................................................................................................................................. 60
• O que se entende por móvel. ....................................................................................................................................................... 60
A trajetória descrita por um móvel. ................................................................................................................................................ 60
• O deslocamento sofrido por um móvel....................................................................................................................................... 60
Alguns tipos de trajetórias e o nome do movimento segundo a trajetória. .................................................................................. 60
• A diferença entre deslocamento e distância percorrida. .............................................................................................................. 61
O referencial. ..................................................................................................................................................................................... 61
• O sistema de referência cartesiano. ............................................................................................................................................. 61
• As coordenadas de um ponto (abscissa, ordenada). .................................................................................................................... 61
A grandeza escalar. ........................................................................................................................................................................... 61
A grandeza vetorial. .......................................................................................................................................................................... 61
• A posição, uma grandeza vetorial. .............................................................................................................................................. 61
1032.005B............................................................................................................................... 63
O movimento retilíneo e uniforme e suas características. ............................................................................................................. 63
O que é um movimento retilíneo e uniforme (MRU). .................................................................................................................. 63
A velocidade média. ...................................................................................................................................................................... 63
A função horária do MRU. ............................................................................................................................................................ 65
1032.005C .............................................................................................................................. 66
O encontro de dois móveis em MRU com sentidos opostos, sobre a mesma trajetória. ............................................................. 66
A função horária do MRU. ............................................................................................................................................................ 67
1032.006_D ............................................................................................................................ 70
O MRUV com aceleração positiva num plano inclinado com cerca ativadora e sensor. ............................................................ 70
2. Material necessário.................................................................................................................................................................... 70
Onde colocar o sensor e o final de curso (batente). ....................................................................................................................... 71
Como preparar o carro. ................................................................................................................................................................. 71
Como fixar a cerca ativadora ao carro. .......................................................................................................................................... 71
Como posicionar e largar o móvel no experimento. ..................................................................................................................... 71
• Parte II, tratamento dos dados com o equipamento liberado. ..................................................................................................... 73
• A aceleração. ............................................................................................................................................................................... 73
• O movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV) com aceleração positiva. ................................................................. 74
• A equação horária do MRUV. ..................................................................................................................................................... 75
1032.011 ................................................................................................................................. 76
Uma maneira de determinar o tempo médio de reação de uma pessoa. ...................................................................................... 76
5
Física Experimental - Mecânica - Plano inclinado com sensores e multicronômetro de rolagem de dados - EQ001P.
1032.032 ................................................................................................................................. 77
Revisão básica das funções seno, cosseno, tangente e cotangente. ................................................................................................ 77
1032.033 ................................................................................................................................. 79
A semelhança entre triângulos, triângulos semelhantes. ............................................................................................................... 79
• O seno de um ângulo agudo no triângulo retângulo. .................................................................................................................. 79
• O cosseno de um ângulo agudo no triângulo retângulo. ............................................................................................................ 79
1032.043 ................................................................................................................................. 80
O equilíbrio de um móvel num plano inclinado. ............................................................................................................................ 80
Discutindo as condições de equilíbrio sobre uma rampa. ............................................................................................................. 82
1032.034 ................................................................................................................................. 83
A vantagem mecânica do plano inclinado. ..................................................................................................................................... 83
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos autorais reservados
1032.046 ................................................................................................................................. 85
As forças de atrito - primeira lei do movimento de Newton. ........................................................................................................ 85
• A força de atrito estático. ............................................................................................................................................................ 86
• A força de atrito em relação à área de contato. ........................................................................................................................... 86
Da Vinci, Leonardo (1452 - 1519). ......................................................................................................................................... 86
A lei empírica de Leonardo Da Vinci sobre o atrito. ...................................................................................................................... 87
• O coeficiente de atrito estático. .................................................................................................................................................. 87
• A soldagem a frio. ....................................................................................................................................................................... 87
Newton, Sir Isaac (1643-1727). .............................................................................................................................................. 87
• O atrito versus a primeira lei de Newton para o movimento. ..................................................................................................... 87
• O módulo da força de atrito estático máximo. ............................................................................................................................ 88
• A força de atrito cinético. ........................................................................................................................................................... 88
1032.048 ................................................................................................................................. 89
A determinação dos coeficientes de atrito estático e de atrito cinético de deslizamento. ............................................................ 89
• O coeficiente de atrito de deslizamento. ..................................................................................................................................... 90
1032.048A .............................................................................................................................. 91
O coeficiente de atrito cinético de deslizamento para um corpo de prova metálico. ................................................................... 91
1032.048B............................................................................................................................... 91
O efeito dos lubrificantes sobre os coeficientes de atrito estático e cinético de deslizamento. .................................................... 91
1032.072A1 ............................................................................................................................ 92
Corpos rígidos, a conservação da energia mecânica, com sensores. ............................................................................................. 92
• O princípio da conservação da energia mecânica. ............................................................................................................................ 92
• A energia cinética de translação e a energia cinética de rotação. ...................................................................................................... 92
• A relação entre a velocidade angular e a velocidade translacional do centro de massa. ................................................................... 92
• O momento de inércia do cilindro sólido (maciço). ......................................................................................................................... 92
• O momento de inércia do cilindro oco. ............................................................................................................................................ 93
1032.072B............................................................................................................................... 95
A determinação da velocidade de um corpo rígido pela conservação da energia. ....................................................................... 95
6
Física Experimental - Mecânica - Plano inclinado com sensores e multicronômetro de rolagem de dados - EQ001P.
Índice Remissivo
A
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos autorais reservados
abscissa 61
aceleração 73
ajuste do zero no dinamômetro 25
ângulos internos dos triângulos 79
atrito cinético 88
atrito cinético de deslizamento 91
atrito cinético médio de deslizamento
atrito estático 86
axial 96
força de atrito estático 86, 89
força de atrito estático máxima 88
força motora 83
força que se opõe ao movimento 86
força resistente 83
função horária 66
funções trigonométricas 77
G
91
grandeza escalar 61
grandeza vetorial 61
I
C
informações e suporte técnico
centro de massa do cilindro maciço 93
círculo trigonométrico 77
coeficiente de atrito cinético de deslizamento 90, 91
coeficiente de atrito estático 87, 89
conservação da energia 95
conservação da energia mecânica 92
coordenadas (x, y) 61
coordenadas de um ponto (abscissa, ordenada) 61
cosseno de um ângulo agudo no triângulo retângulo 79
cuidados com o dinamômetro 25
L
D
Da Vinci, Leonardo (1452 - 1519) 86
descarte da embalagem 15
descarte de pilhas elétricas 15
descarte de um produto elétrico 15
descarte de um produto não elétrico 15
deslocamento 60–62
diagrama de forças 81
dinamômetro 25
dinamômetro tubular de mola helicoidal 25
direção 61
distância percorrida 61–62
dúvidas sobre equipamentos 16
E
eixo da função cosseno 77
eixo da função cotangente 77
eixo da função seno 77
eixo da função tangente 77
eixo de rotação 92
eixo de simetria 92
encontro de dois móveis 66
energia cinética de rotação 92, 93, 96
energia cinética de translação 92, 96
energia cinética translacional 93
energia potencial 92, 96
entradas para ventilação 14
equação horária do MRUA 75
equilíbrio de um móvel sobre um plano inclinado 80
escala especial do dinamômetro tubular 26
evite a corrosão de equipamentos 14
F
força de atrito cinético 88, 89
força de atrito em relação à área de contato 86
16
lei de Newton para o movimento 88
lei empírica de Leonardo Da Vinci sobre o atrito
leitura na escala do dinamômetro 26
Leonardo Da Vinci 87
limpeza de equipamentos 14
87
M
manual personalizado 16
manutenção em equipamentos não elétricos 15
módulo 61
momento de inércia 92, 95
momento de inércia do cilindro maciço 96
momento de inércia do cilindro oco 93
momento de inércia do cilindro sólido (maciço) 92, 96
móvel 60
movimento 62
movimento relativo de deslizamento 85
movimento retilíneo e uniforme 88
movimento segundo a trajetória 60
movimento translacional e rotacional 92
N
Newton, Sir Isaac 87
nível de referência 25
O
ordenada
61
P
posição 63
primeira lei de Newton 85, 88
primeira lei do movimento de Newton 85
princípio da conservação da energia mecânica 92
projeção de um dado lado de um triângulo 79
Q
questões ambientais 15
R
raio vetor 77
referencial 61–62, 62
relação entre a velocidade angular e a velocidade 92
relação entre lados de triângulos semelhantes 79
reposição de peças 15
repouso absoluto 62
7
Física Experimental - Mecânica - Plano inclinado com sensores e multicronômetro de rolagem de dados - EQ001P.
S
seno de um ângulo agudo no triângulo retângulo
sentido 61
Sir Isaac Newton 87
sistema de referência cartesiano 61
solda a frio 87
sumário atualizado das instruções 16
79
T
técnica da contagem regressiva compassada
tempo médio de reação 76
tipos de trajetórias 60
trajetória 60
trajetória retilínea 63
triângulos semelhantes 79
troca de peças 15
76
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos autorais reservados
V
vantagem mecânica 84
vantagem mecânica do plano inclinado 83
velocidade 63
velocidade angular 92, 95
velocidade de translação do centro da massa 92
velocidade do centro de massa 95
velocidade do centro de massa num cilindro maciço 93
velocidade do centro de massa num cilindro oco 93
velocidade média 66
Z
zeramento inicial de um dinamômetro 25
8