Experimentação
1. Teste do bêbado |
Objetivos: |
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Etapa 1: Construir e observar o movimento de um pêndulo simples.
[Esta etapa objetiva o estímulo à observação e a estimar ordens de grandeza; é uma parte qualitativa]
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Construa um pêndulo utilizando um barbante, uma régua e uma borracha, conforme mostra a ilustração abaixo, apoiando a régua na beirada de uma superfície plana, por exemplo, uma mesa.
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Vamos observar o movimento da borracha soltando-a lateralmente, num plano paralelo à mesa, para que o movimento seja livre. Descreva o que você observou.
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Solte a borracha de uma determinada altura. A amplitude do movimento é sempre a mesma? O período é sempre o mesmo?
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Aproximadamente quantas oscilações você seguiu?
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Tente estimar o período de oscilação em segundos. Tente estimar quanto mede em centímetros (sem usar a régua!)a amplitude máxima.
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Agora solte a borracha de uma amplitude maior. Você consegue notar alguma alteração no período?
Etapa 2: Medida de tempo e de distância
[Agora vamos para a parte quantitativa]
Você vai precisar de uma escala fixada na parte de trás do pêndulo, para possibilitar a medida das amplitudes. Pode ser um papel pautado ou um milimetrado, fixado paralelamente ao plano do movimento oscilatório.
Para medir o tempo use a sua própria pulsação. Depois repita as medidas com um cronômetro.
Use apenas as oscilações que tenham praticamente a amplitude inicial. As amplitudes não devem ser muito grandes, para não dar erros na medida por causa da curvatura do movimento.
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Use amplitudes pequenas e as primeiras oscilações antes de o movimento ficar muito amortecido .
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Anote as amplitudes máximas em cm ou em divisões do papel.
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Meça o período do movimento em número de pulsações. Repita a medida em segundos usando um cronômetro (use, por exemplo, um relógio digital).
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Discuta a precisão da medida em cada caso.
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Como poderia ser feita uma comparação entre medidas efetuadas por indivíduos diferentes no caso das medidas feitas usando as pulsações. Discuta também as possíveis diferenças nas medidas efetuadas com cronômetro.
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O que é fundamental para a escolha de uma unidade de tempo e de espaço válida universalmente?
Etapa 3: Determinação dos parâmetros que definem o movimento de um pêndulo.
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Use agora o fio de mesmo comprimento que na etapa anterior, uma borracha pendurada, mas mude a amplitude inicial e meça o período com um cronômetro.
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Compare com a medida já efetuada na etapa anterior. Como o período depende da amplitude? Faça um gráfico de amplitude contra período.
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Use agora o fio de mesmo comprimento que na etapa anterior, mas com duas borrachas (depois com 3, com 4 etc.) e repita as medidas.
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Como o período depende da massa? Faça um gráfico do número de borrachas contra o período obtido em cada caso.
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Agora mude o comprimento do fio apenas para uma borracha pendurada e meça o período.
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Mude novamente o comprimento, por exemplo, mude de 10 em 10 cm. Meça o período para cada comprimento.
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Faça um gráfico de comprimento contra período.
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Agora que você já sabe como o pêndulo funciona, construa um pêndulo cujo período de oscilação seja de 1 segundo.
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Pesquise como é construído um relógio de pêndulo