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Experincia

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Fsica com a Calculadora 1 - 1

Imitar o grfico

Uma das formas mais eficazes de descrever o movimento atravs da representaogrfica da posio, valor da velocidade e valor da acelerao em funo do tempo. Apartir de uma tal representao, possvel determinar em que sentido um objecto semove, qual a sua rapidez, qual a distncia percorrida e se est a acelerar ou a travar.Nesta experincia vai usar um Sensor de Movimento para obter estas informaes apartir de um grfico do seu prpriomovimento na sala de aula, obtido em tempo real.

O Sensor de Movimento mede o tempo que um sinal de alta frequncia demora apropagar-se do detector at um obstculo e a regressar novamente ao detector.Usando este intervalo de tempo e a velocidade do som, a interface pode determinar a

distncia a que se encontra o objecto, ou seja a sua posio em relao ao detector.Em seguida, pode usar a variao de posio para calcular os valores da velocidade eda acelerao do objecto. Toda esta informao pode ser visualizada graficamente.Uma anlise qualitativa dos grficos correspondentes ao seu movimento ajudar acompreender melhor os conceitos da cinemtica.

OBJECTIVOS

Analisar o movimento de um aluno na sala de aula.Prever, esboar e testar grficos da posio em funo do tempo.Prever, esboar e testar grficos do valor da velocidade em funo do tempo.

MATERIAL NECESSRIO

Calculadora Grfica TI-83 Plus ou superior Fita mtricaCBR (Sensor de Movimento) Fita adesiva coloridaCabo de ligao

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QUESTES PRVIAS

1. Esboce o grfico da posio em funo do tempo para cada uma das seguintessituaes. Use um sistema de coordenadas com a origem do lado esquerdo e

sentido positivo para a direita da mesma.a. Um objecto em repouso.b. Um objecto movendo-se com velocidade constante no sentido positivo.c. Um objecto movendo-se com velocidade constante no sentido negativo.d. Um objecto acelerando no sentido positivo, a partir do repouso.

2. Esboce o grfico do valor da velocidade em funo do tempo para cada uma dassituaes acima descritas.

SOFTWARE

A calculadora deve ter o programa RANGER instalado. Ligue a calculadora e pressionea tecla APPS; escolha a opo CBL / CBR e, de seguida o programa RANGER. Casoo programa no conste na lista (aps efectuar a ligao da calculadora ao CBR),pressione em sequncia as teclas 2nd e LINK; com as setas de navegao, seleccionea opo RECEIVE e pressione a tecla ENTER: surgir a mensagem WAITING... Ergaa cabea giratria do CBR e pressione a tecla correspondente ao modelo da suacalculadora; aguarde a transferncia da aplicao para a calculadora. Esta operaos tem de ser realizada na primeira utilizao.

PROCEDIMENTOParte l Ensaios prvios

1. Fixe o CBR de modo a apontar para um espao aberto com uma extenso de, pelomenos, 4 m. Use pequenas tiras de fita adesiva colorida para marcar no cho aorigem e as posies correspondentes a 1 m, 2 m e 3 m em relao ao detector.

2. Ligue o CBR calculadora grfica; empurre firmemente ambas as extremidades docabo para efectuar a ligao.

3. Ligue a calculadora e execute o programa RANGER.

4. No MAIN MENU seleccione SETUP/SAMPLEe faa ENTER. apresentado o ecrSETUP; por defeito est seleccionado o estudo da variao da distncia com otempo e um intervalo de recolha de dados de 15 s, que poder alterar se for

conveniente. Seleccione REAL TIME = NO (caso contrrio no poder, mais tarde,aceder a outros tipos de grficos). Usando as teclas e coloque o cursor emSTART NOW e prima ENTER. Prepare a actividade e, em seguida, primanovamente ENTER para iniciar a recolha de dados.

5. Obtenha um grfico do seu movimento, quando se afasta do sensor comvelocidade constante. Para isso, coloque-se a 1 m do CBR e pea a um seu colegapara seleccionar START. Afaste-se devagar do Sensor de Movimento quandocomear a ouvir os cliques. O grfico ser desenhado medida que caminha, emtempo real.

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6. Esboce o grfico de x = f (t)correspondente ao seu movimento, no caso de andarmais depressa. Verifique a sua previso com o CBR. Para obter novos dados,prima ENTER , em seguida seleccione REPEAT SAMPLE e prima ENTER .

7. Tente reproduzir a forma dos grficos de x = f (t) que esboou nas questesprvias, caminhando na frente do CBR.

Parte II Imitar o grfico da posio em funo do tempo

8. Regresse ao MAIN MENU e seleccioneAPPLICATIONS. Escolha METERS.

9. No menu APPLICATIONS seleccione DISTANCEMATCH. So apresentadas instrues gerais. Asdefinies so automticas.

a. Prima ENTER para ver o grfico que vaiestudar. Analise-o com cuidado.

b. Posicione-se no ponto onde pensa que o grficocomea.

10. Prima ENTER para comear a recolha de dados. Poder ouvir alguns cliques ever acender a luz verde, medida que os dados so recolhidos.

11. Caminhe para trs e para a frente, tentando acompanhar o grfico. A sua posio registada no ecr.

12. Quando a amostra estiver concluda, analise em que medida a seu passoacompanhou o grfico.

13. Prima ENTER para ver o menu OPTIONS e seleccione SAME MATCH. Tentemelhorar a sua tcnica de marcha.

14. Quando estiver satisfeito com o seu desempenho, prima ENTER para ver o menuOPTIONS e seleccione NEW MATCH. Ter assim acesso a um grfico diferente,cujo grau de dificuldade ser maior.

Parte IIl Imitar o grfico do valor da velocidade em funo do tempo

15. Regresse ao menu APPLICATIONS do programaRANGER. Seleccione VELOCITY MATCH. Soapresentadas instrues gerais. As definies so

automticas.a. Prima ENTER para ver o grfico que vai estudar.

Analise-o com cuidado.b. Posicione-se no ponto onde pensa que o grfico

comea.

16. Prima ENTER para comear a recolha de dados. Poder ouvir alguns cliques ever acender a luz verde, medida que os dados so recolhidos.

17. Caminhe para trs e para a frente, tentando acompanhar o grfico. Ver que no nada fcil!

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18. Quando a amostra estiver concluda, analise em que medida a seu passoacompanhou o grfico.

19. Prima ENTER para ver o menu OPTIONS e seleccione SAME MATCH. Tente

melhorar a sua tcnica de marcha.

20. Quando estiver satisfeito com o seu desempenho, prima ENTER para aceder aomenu OPTIONS e seleccione NEW MATCH. Ter assim acesso a um grficodiferente, cujo grau de dificuldade ser maior.

ANLISE

Parte II Imitar o grfico da posio em funo do tempo

1. Descreva por palavras suas o movimento realizado em cada ensaio.

2. Explique o significado do declive do grfico de x = f (t). Refira-se ao significado doseu sinal.

3. Que tipo de movimento ocorre quando o declive do grfico de x = f (t) zero?

4. Que tipo de movimento ocorre quando o declive do grfico de x = f (t) constante?

5. Que tipo de movimento ocorre quando o declive do grfico de x = f (t)varia? Testea sua resposta a esta questo usando o Sensor de Movimento.

Parte III Imitar o grfico do valor da velocidade em funo do tempo

6. Descreva por palavras suas o movimento realizado em cada ensaio.7. Que tipo de movimento ocorre quando o declive do grfico de v = f (t) zero?

8. Que tipo de movimento ocorre quando o declive do grfico de v = f (t)varia? Testea sua resposta a esta questo usando o Sensor de Movimento.

SUGESTES

1. Organize um concurso de reproduzir grficos. Desenhe um grfico de x = f (t)numa

folha de papel e desafie outro aluno a reproduzir esse movimento. Em seguidacaber ao segundo aluno desafiar o primeiro.

2. Organize um concurso anlogo para grficos de v = f (t).