Uma caixa é deixada cair de um plano inclinado, de várias posições pré-selecionadas. No final do plano inclinado, a caixa desliza por um plano horizontal até que sai deste e cai por ação da força gravítica. Despreza-se o efeito do atrito da caixa com os planos inclinado e horizontal, bem como também se despreza o efeito da resistência do ar.
a) Qual a velocidade da caixa no plano horizontal, quando lançada a partir de cada posição do plano inclinado?
(Sugestão: use o método gráfico para determinar essa velocidade)
b) O tempo de queda da caixa é influenciado pela velocidade com que a caixa chega à extremidade do plano horizontal? Porquê?
c) Durante a fase de queda livre, que tipo de movimento tem a caixa segundo a horizontal? E segundo a vertical? Dê uma justificação.
(Nota: deverá calcular a aceleração do movimento quando tal se verificar. Use esse resultado para justificar a sua resposta)
d) Durante a queda livre, a caixa descreve uma trajetória parabólica, que pode observar se ativar, na simulação, a caixa "Ver trajetória". Dê uma explicação para esta trajetória invocando apenas razões cinemáticas conceptuais (não numéricas nem analíticas).
e) Encontre uma expressão analítica para a trajetória parabólica da caixa durante a queda livre, no plano XY. Efetue um ajuste numérico da expressão aos resultados experimentais e determine o valor da aceleração gravítica. Compare com o valor padrão de 9,8 m/s2.
(Sugestão: poderá usar o Excel para fazer esse ajuste)
Ajuda
A caixa da simulação pode ser colocada em várias posições do plano inclinado, selecionando as posições de I a V no painel de controlo.
A trajetória da caixa pode ser visualizada clicando na caixa anexa ao texto "Ver trajetória".
O ponto branco no centro da caixa representa o seu centro de massa. Pode usar esse ponto para obter a posição da caixa em qualquer instante, clicando sobre ele - no canto inferior da imagem da simulação aparecerá a posição (X;Y) do ponto do ecrã clicado.
Pode parar a simulação em qualquer instante e avançar/recuar 1 passo de cada vez, clicando nos botões à direita e à esquerda do botão correr/pausar e medir a posição da caixa no instante respetivo. Entre cada lançamento, é aconselhável fazer o "reinício" da simulação, clicando no botão correspondente no painel de controlo.
Autores
António Almeida*, Igor Melo*, Paulo Simeão Carvalho**, Marcelo Dumas Hahn**
* Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugal** Departamento de Física e Astronomia, Unidade de Ensino das Ciências, IFIMUP, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugal
Agradecimentos
FCT—Fundação para a Ciência e a Tecnologia e IFIMUP, Projectos UIDB/04968/2020 e UIDP/04968/2020. Trabalho cofinanciado pela União Europeia, Projeto 2023-1-PT01-KA220-SCH-000166387. Os pontos de vista e opiniões expressos são apenas dos autores e não refletem necessariamente os da União Europeia União Europeia ou da Agência Nacional Portuguesa.
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