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ESCOLA SECUNDÁRIA DE SAMPAIO FÍSICA E QUÍMICA A - 11º ANO Ano Lectivo Lectivo 2 010/2011
APSA 2 – Revisões de 10º ano
Bola Saltitona 1.
Um grupo de alunos pretende investigar, experimentalmente, transferências e transformações de energia num sistema. Para iss o, os alunos alunos resolveram resolveram utili zar os conhecimentos conhecimentos adquiri dos dos na disciplina disciplina de Matemática Matemática , onde tinham obtido um modelo modelo matemático matemático para descrever descrever o salto de uma bol a, com recurso à calc calc uladora gráfica. Os al unos unos dispunham de bol as com diferente diferentess elas ticida des, des, calculadora gráfica, gráfica, sensor de posição e cabo de ligação ligação entre o sensor e a calculadora. calculadora. Para recolher os dados da altura dos ressaltos de uma bola, abandonada de uma altura h queda do solo, procederam como representa representa o esquema da figura 1.
Deixaram cair verticalmente a bola, que colide com o solo rígido e depois ressalta. Os dados recolhidos e registados na calculadora gráfica são o tempo de movimento e a distância da bola ao sensor . Mas Mas também também são calculados os valores da distância da bola bola a o solo, solo, da sua velocidade e da sua aceleração. O gráfico observado no visor da calculadora é semelhante ao que está representado na figura 2.
Figura 1
Figura 2
representado na figura 2 . 1.1. Analise o gráfico representado 1.1.1. Que grandeza física está representada... 1.1.1.1. no eixo das abcissas? abcissas? 1.1.1.2. no eixo das ordenadas?
1.1.2.
O que representam representam os máximos e os os mínimos mínimos do grá fico?
1.2. Descreva as transformaçõe transformaçõess e as tra nsferências sferências de energia energia durante o movimento da bola.
1.3. Por que razão a bola não sobe até à altura h queda, de que foi foi abandonada? 1.4. Uma Uma da s bolas é abandonada abandonada da altura hqueda do solo, solo, colide e ressalta até à altura hressalto do s olo. Considere desprezável desprezável o efeito efeito da resistência do ar. Deduza uma expressã o para o módulo da velocida velocida de... de...
1.4.1. de aproximação, v ap, da bola ao solo. 1.4.1.1. de afastamento, v af , da bola do solo. solo. 1.5. Numa Numa c olisão frontal, frontal, como a da bola com o sol o rígido, rígido, define-se coeficiente coeficiente de resti resti tuição, e, como o coci ente entre os valores da velocidade de afas tamento tamento e da veloci dade de aproxi mação. mação. Verifique, por cálculo, que, para a bola bola n as condições referidas no item 1.4,
1.6. Os al unos aba ndonaram da mesma al tura do solo, sucessivamente, as bolas 1, 2 e 3. Com os valores registados calcularam os respectivos valores do coeficiente de restituição e, = 0,91, e2 = 0,80 e e3 = 0,84. Considere o pri meir o ressalto das três bolas. 1.6.1. Qual destas bolas apresenta menor va lor para a velocidade de afas tamento? 1.6.2. Qual destas bolas atinge maior altura de ressalto? 1.6.3. Posteriormente os a lunos testaram uma qua rta bola e obtiveram e4 = 1. O que se pode afi rmar sobre o valor da velocida de de afastamento e da altura de ressalto desta bola ?
1.7. Considere os da dos do item 1.6. 1.7.1. Descr eva as diferenças, que apr esentam as quatro bolas, em termos de trans formação e de trans ferência de energia . 1.7.2. Disponha por ordem cresc ente de elasticida de dos materiais de que sã o feitas as bolas testadas pelos alunos. 1.8. O grá fic o da figura 3 representa a melhor r ecta que s e aj usta ao c onjunto de val ores registados pelos alunos, utilizando a mesma bol a, que foi a bandonada de diferentes a ltu ras hqueda em relaçã o ao solo, e que a tingiu, no pri meir o ressalto, al turas hressalto.
Figura 3
1.8.1. 1.8.2. 1.8.3.
Calcule o valor do declive da recta do grá fic o da figura 3 . Que relação existe entre os valores do declive da recta e do coeficiente de restituição, na c olisão da bola com o s olo? O materi al de que é feita essa bola tem mai or ou menor elas ticida de do que a das bolas 1. 2 ou 3, referi das no item 1.6? Justifique.
1.9. Qualquer das bolas testadas pelos alunos pára definitivamente ao fim de algum tempo, quando a energia mecânica do sistema bol a+Terra é nula . Atendendo a que há conservaçã o de energia , como explica este facto?
