Departamento de Matemática e Ciências Experimentais
Física e Química A – 10.º Ano
Atividade Prático-Laboratorial – APL 2.1 Física
Assunto: Energia cinética ao longo de um plano inclinado
Questão-problema
Um
carro
encontra-se
parado
em
cima
de
uma
rampa.
Acidentalmente é destravado e começa a deslizar ao longo da
rampa. Como se relaciona a energia cinética do centro de massa do
carro com a distância percorrida ao longo da rampa?
Objetivos da atividade
Nesta atividade pretende-se verificar como varia a energia cinética de um objeto em movimento
ao longo de um plano inclinado. Para isso, será necessário medir as grandezas físicas que a
influenciam, nomeadamente, a massa do corpo e a velocidade com que se movimenta. Poderão ser
igualmente estudadas as forças que influenciam o movimento do corpo no plano inclinado.
Introdução teórica
A energia cinética de um determinado sistema relaciona -se com a massa do sistema e com a
velocidade com que ele se movimenta. Para existir uma alteração da energia cinética de um sistema,
é necessário que a sua velocidade varie. De acordo com a 2ª Lei de Newton, um sistema só pode
alterar a sua velocidade se sobre ele atuarem forças de resultante não nula. A quantidade de energi a
cinética adquirida ou cedida por um determinado sistema relaciona-se com o trabalho realizado pela
resultante das forças que nele atua: se o trabalho por elas realizado for positivo, pode -se verificar um
aumento da energia cinética do sistema; se o trabalho por elas realizado for negativo, a energia
cinética do sistema poderá diminuir.
Conceitos a explorar
 Energia cinética (E c)
 Centro de massa
 Plano inclinado
 Peso dum corpo (P)
 Velocidade instantânea (v)
Material
 Esfera
 Plano inclinado com fita métrica incorporada
 Célula fotoelétrica
 Fita métrica
 Craveira ou Palmer
 Balança digital
 Interface ligada ao computador
 Programa Data Studio da “Pasco”
1
Procedimento
1. Montar o plano inclinado, medir e registar a sua altura e o seu comprimento.
2. Medir e registar o diâmetro da esfera.
3. Medir e registar a massa da esfera.
4. Colocar a célula fotoelétrica na parte inferior do plano inclinado e de modo a que a esfera seja
intercetada a meio.
5. Registar o valor do deslocamento (d) a percorrer pela esfera (entre a posição inicial – x 0 – e a
posição da célula fotoelétrica).
6. Ligar a célula fotoelétrica ao canal da interface.
7. Ligar a interface ao computador e proceder à configuração do respetivo canal.
8. Largar a esfera a distâncias diferentes no plano inclinado.
9. Registar o valor da velocidade da esfera ao passar pela célula fotoelétrica.
10. Repetir o ensaio três vezes e determinar o valor mais provável da velocidade.
11. Proceder de igual modo para pelo menos quatro distâncias diferentes.
Resultados. Cálculos e Tratamento de dados
 Preencher as seguintes tabelas com o registo das observações.
-2
Plano inclinado
L = ______ m
h = ______ x 10 m
-3
Diâmetro da esfera
d = ______ x 10 m
Massa da esfera
m = ________ x 10 kg
d /m
-3
-1
v /ms
-1
< v > /ms
Ec /J
0,25
0,50
0,75
1,00
 Calcular o ângulo do plano inclinado.
 Calcular o valor mais provável da velocidade (v) da esfera em cada uma das posições.
 Calcular o valor da E c correspondente ao valor mais provável da velocidade em cada posição.
 Traçar, em papel milimétrico ou em Excel, o gráfico da variação da energia cinética em função
da distância.
 Analisar e comentar o respetivo gráfico.
2
Questões problema
1. Como se relaciona a energia cinética da esfera com a distância percorrida ao longo da rampa?
Justifique a resposta.
2. Preveja se a energia cinética da esfera, para a mesma distância percorrida, depende da
inclinação da rampa.
3. Preveja e esboce um gráfico da variação da energia cinética com a distância percorr ida nos
seguintes casos:
a) a massa da esfera é metade da medida inicialmente;
b) a massa da esfera é o dobro da medida inicialmente;
c) a esfera, ao iniciar o movimento, já tem velocidade (não é largado na posição inicial, mas sim
empurrado).
4. Considere o seguinte problema: «Um carro e um camião encontram-se parados no cimo de
uma rampa. Acidentalmente são destravados e começam a descer a rampa. Qual é a situação
de mais perigo? O perigo será o mesmo quer percorram pequenas ou grandes distâncias ?»
Prof. Luís Perna
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