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A .L .1.2 SERÁ NECESSÁRIO UMA FORÇA PARA QUE UM CORPO SE

MOVA?

FÍSICA 11.ºANO

QUESTÃO-PROBLEMA

Dois alunos discutem: um diz que é preciso aplicar constantemente uma força a um

corpo para que este se mantenha em movimento; o outro afirma que a resultante de

forças que actuam sobre um corpo pode ser nula e ele continuar em movimento,

Quem tem razão?

Com esta actividade, integrante da unidade “Movimento na Terra e no espaço”,

pretende-se que os alunos:

• identifiquem as forças que actuam sobre um corpo;

• reconheçam que, no movimento de um corpo apoiado no plano

horizontal, a força gravítica é equilibrada pela acção do apoio sobre o

corpo;

• estudem o movimento de um corpo que se move em linha recta num

plano horizontal, sujeito a uma resultante de forças diferente de zero, e a

alteração deste movimento quando a resultante passa a ser nula;

• analisem esta última situação no sentido de verificar se este movimento

obedece à lei da inércia;

• infiram com base nos resultados da experiência se os efeitos do atrito são

desprezáveis ou consideráveis e discutam as soluções da questão

proposta em ambas as situações;

• confrontem os resultados da experiência com os pontos de vista de

Aristóteles, de Galileu e, posteriormente, de Newton.

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PREPARAÇÃO PRÉVIA

De forma a preparar convenientemente a actividade experimental, os alunos

devem rever teoricamente:

• Interpretação do movimento segundo Aristóteles, Galileu e Newton

• 1ª e 2ª leis de Newton;

• Movimento uniforme;

• Movimento uniformemente variado.

TRABALHO LABORATORIAL

MATERIAL (POR TURNO)

Material e equipamento Quantidades

Carrinho 4

Roldana 4

Massas marcadas 4

Calculadora gráfica com CBR 4

Fios de ligação

PROCEDIMENTOS1

1. Fazer uma montagem semelhante à da figura.

1 Adaptado de Ventura, G., Fiolhais, M., Fiolhais, C., Paiva, J., & Ferreira, A. J. (2009). 11 F - Física e Química A - Física - Bloco 2 - 11.º/12.º ano. Lisboa: Texto Editores, Lda.

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2. Configurar uma calculadora gráfica com CBR.

3. Libertar o carrinho por acção da massa, registando na calculadora o

gráfico velocidade-tempo.

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REGISTO E TRATAMENTO DE DADOS

t(s) v (m/s) 0,00 0,005 0,10 0,230 0,30 0,723 0,40 0,900 0,50 1,300 0,70 1,595 0,80 1,587 0,90 1,557 1,10 1,556

DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Analisando os resultados, os alunos observaram facilmente diferentes momentos

no movimento do carrinho. Durante os primeiros 0,50 segundo a velocidade do

carrinho aumentou, devido à massa de encontrar a cair por acção da força

gravítica. Entre os 0,50 e 0,70 segundos verificou-se o embate da massa no

solo, pelo que, a resultante das forças que actua sobre o carrinho é nula. Por fim

a velocidade do carrinho permanece praticamente constante, manifestando a

aceleração nula, como previsto. Os alunos puderam identificar que na fase

y = 2.4931x - 0.0166 R² = 0.98894

y = -0.1045x + 1.6651 R² = 0.77681

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

v (m

/s)

t (s)

Gráfico velocidade-tempo

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representada a verde no gráfico, o carrinho se deslocava com movimento

rectilíneo uniformemente acelerado e na fase representada a azul, se deslocava

com movimento rectilíneo e uniforme.

Relativamente à questão problema, é importante que os alunos desmontem a

concepção errada de que é imprescindível uma força para que um corpo se

mova. Além disso, é importante ter em conta que esta questão sugere

fortemente o uso da linguagem correcta, precisa, clara e objectiva é fundamental

pois os alunos da questão não estão necessariamente a contradizer-se. Se um

aluno considerar implicitamente a existência da força de atrito e que “a força

que é preciso aplicar” é uma força directamente aplicada, enquanto o outro

aluno se refere à resultante das forças e por isso considera explicitamente que

se houver atrito é preciso outra força, eles não se contradizem. No entanto se o

primeiro aluno pretende afirmar que a resultante deverá ser constantemente

diferente de zero para manter o corpo em movimento, haverá contradição entre

eles.

CONSIDERAÇÕES

1. O comprimento da corda é determinante, sendo adequado um

comprimento que permita o embate da massa quando o carrinho está

sensivelmente a meio da calha.

2. Pode, alternativamente, utilizar-se um digitímetro e células fotoeléctricas

para realizar a experiência. Para tal são escolhidos pontos na calha onde

é medida a velocidade usando uma célula fotoeléctrica e, posteriormente,

medidos os intervalos de tempo entre a posição inicial e os mesmo

pontos na calha, usando agora duas células.

BIBLIOGRAFIA

Ventura, G., Fiolhais, M., Fiolhais, C., Paiva, J., & Ferreira, A. J. (2009). 11 F -

Física e Química A - Física - Bloco 2 - 11.º/12.º ano. Lisboa: Texto Editores, Lda.

Martins, I. P., & al., e. (2003). Programa de Física e Química A, 11º ou 12º anos.

Ministério da Educação.