Objetivos

-  Compreender os conceitos de aceleração centrípeta e aceleração tangencial.

-  Calcular a aceleração centrípeta utilizando a fórmula a=v²/R.

-  Determinar a aceleração tangencial média pela variação do módulo da velocidade em um movimento circular.

-  Relacionar os conceitos aprendidos com situações práticas do cotidiano.

Curiosidades

1.  Sabia que os pneus de um carro em uma curva estão sujeitos a uma aceleração centrípeta? Isso é o que mantém o carro na trajetória curva!

2.  As montanhas-russas são um exemplo perfeito de movimento circular! As acelerações centrípeta e tangencial contribuem para a emoção e a sensação de velocidade.

3.  Os planetas se movem em órbitas quase circulares em torno do sol! A aceleração centrípeta devido à gravidade mantém esses corpos celestes em movimento contínuo.

Contextualização

O movimento circular está presente em diversas situações do nosso cotidiano, desde as rodas de um carro em movimento até as pás de um ventilador girando. Entender os conceitos de aceleração centrípeta e aceleração tangencial é essencial para compreender como esses movimentos ocorrem e quais forças estão envolvidas.

Quando analisamos um carro fazendo uma curva, por exemplo, percebemos que ele precisa de uma força que o mantenha na trajetória curva. Essa força resulta na aceleração centrípeta, que sempre aponta para o centro da trajetória. Além disso, se a velocidade do carro muda ao longo da curva, temos também uma aceleração tangencial, que atua ao longo da tangente da trajetória.

Esses conceitos não são apenas acadêmicos; eles têm aplicações práticas importantes. Saber como calcular essas acelerações pode ajudar, por exemplo, a projetar veículos mais seguros e eficientes ou a entender melhor fenômenos naturais como o movimento dos planetas. Ao dominarmos esses conceitos, podemos tomar decisões mais informadas e responsáveis em diversas situações da vida diária.

Atividade 1:  Explorando a Aceleração Circular com um Pêndulo Simples

Descrição

Vamos colocar a mão na massa e explorar a aceleração centrípeta e tangencial de um pêndulo simples! Nesta atividade, você construirá um pêndulo usando materiais simples e medirá as acelerações envolvidas. Você também refletirá sobre como esses conceitos se aplicam a situações do cotidiano, como o movimento de um carro em uma curva ou as forças em uma montanha-russa. Prepare-se para uma jornada empolgante de descobertas científicas!

Materiais Necessários

- 1 pedaço de barbante ou fio (aproximadamente 1 metro)

- 1 objeto pequeno e pesado (como uma chave, uma pedra ou um parafuso)

- 1 régua ou fita métrica

- 1 cronômetro ou aplicativo de cronômetro no celular

- Papel e caneta para anotações

- Calculadora

Passo a Passo

1. Construção do Pêndulo: Amarre o objeto pesado na extremidade do barbante, formando um pêndulo simples. Certifique-se de que o objeto esteja firmemente preso.
2. Medida do Comprimento: Meça o comprimento do barbante do ponto de fixação até o centro do objeto pesado. Anote essa medida, pois ela será necessária para os cálculos.
3. Definição do Movimento: Puxe o pêndulo para um lado e solte-o, permitindo que ele oscile livremente. Use o cronômetro para medir o tempo que o pêndulo leva para completar 10 oscilações completas. Repita essa medida três vezes e anote os resultados.
4. Cálculo do Período: Divida o tempo total de 10 oscilações pelo número de oscilações (10) para encontrar o período médio de uma oscilação. Anote esse valor.
5. Cálculo da Velocidade Tangencial: Utilize a fórmula v = 2πR/T, onde 'R' é o comprimento do barbante e 'T' é o período médio, para calcular a velocidade tangencial do pêndulo. Anote o valor obtido.
6. Cálculo da Aceleração Centrífuga: Usando a fórmula a = v²/R, onde 'v' é a velocidade tangencial calculada e 'R' é o comprimento do barbante, calcule a aceleração centrípeta do pêndulo. Anote o valor obtido.
7. Reflexão e Análise: Reflita sobre as emoções e desafios que você enfrentou durante a realização da atividade. Anote suas observações e como você lidou com essas emoções.
8. Aplicações Práticas: Pense em situações do cotidiano onde os conceitos de aceleração centrípeta e tangencial são aplicáveis. Anote exemplos e explique como esses conceitos ajudam a entender essas situações.

O Que Você Deve Entregar?

Você deve entregar um relatório detalhado contendo: Descrição do experimento e materiais utilizados. Procedimento detalhado com as medições realizadas. Cálculos da aceleração centrípeta e tangencial com base nos dados obtidos. Reflexão sobre as emoções e desafios enfrentados durante a realização da atividade. Análise das aplicações práticas dos conceitos estudados em situações do cotidiano. O relatório deve ser digitado e enviado por e-mail ou entregue impresso na próxima aula.

Atividade 2:  Criando sua Própria Montanha-Russa em Miniatura

Descrição

Prepare-se para uma aventura emocionante enquanto explora os conceitos de aceleração centrípeta e tangencial! Nesta atividade, você criará um modelo de montanha-russa em miniatura usando materiais simples. Além de construir a estrutura, você medirá as acelerações envolvidas em diferentes pontos do percurso. Essa atividade permitirá que você visualize e compreenda melhor como as forças atuam em movimentos circulares, aplicando esses conceitos a um cenário divertido e cativante!

Materiais Necessários

- 1 folha de papelão ou cartolina (para a base)

- Palitos de churrasco ou canudos (para a estrutura da montanha-russa)

- Fita adesiva ou cola quente

- 1 bolinha de gude ou esfera pequena

- Régua ou fita métrica

- Cronômetro ou aplicativo de cronômetro no celular

- Papel e caneta para anotações

- Calculadora

Passo a Passo

1. Planejamento da Estrutura: Desenhe o layout da sua montanha-russa em um papel, incluindo as curvas e descidas. Pense em como a bolinha de gude se moverá ao longo do percurso.
2. Construção da Base: Utilize a folha de papelão ou cartolina como base. Fixe os palitos de churrasco ou canudos na base para formar a estrutura da montanha-russa. Use fita adesiva ou cola quente para garantir que a estrutura esteja firme.
3. Construção do Percurso: Crie as curvas e descidas da montanha-russa com os palitos de churrasco ou canudos, fixando-os na estrutura previamente montada. Certifique-se de que o percurso seja contínuo e suave para que a bolinha de gude possa rolar sem interrupções.
4. Teste Inicial: Solte a bolinha de gude no início do percurso e observe seu movimento. Faça ajustes na estrutura, se necessário, para garantir que a bolinha percorra todo o trajeto sem parar.
5. Medida do Percurso: Meça o comprimento total do percurso com a régua ou fita métrica e anote essa medida.
6. Cronometragem: Solte a bolinha de gude no início do percurso e use o cronômetro para medir o tempo que ela leva para completar todo o trajeto. Repita essa medida três vezes e anote os resultados.
7. Cálculo da Velocidade Tangencial: Utilize a fórmula v = d/t, onde 'd' é o comprimento do percurso e 't' é o tempo médio, para calcular a velocidade tangencial da bolinha de gude. Anote o valor obtido.
8. Cálculo da Aceleração Centrífuga: Identifique um ponto de curva no percurso e meça o raio da curva. Utilize a fórmula a = v²/R, onde 'v' é a velocidade tangencial calculada e 'R' é o raio da curva, para calcular a aceleração centrípeta. Anote o valor obtido.
9. Reflexão e Análise: Reflita sobre as emoções e desafios que você enfrentou durante a realização da atividade. Anote suas observações e como você lidou com essas emoções.
10. Aplicações Práticas: Pense em como os conceitos de aceleração centrípeta e tangencial são aplicáveis em montanhas-russas reais e outras situações do cotidiano. Anote exemplos e explique como esses conceitos ajudam a entender essas situações.

O Que Você Deve Entregar?

Você deve entregar um relatório criativo contendo: Descrição detalhada do projeto, incluindo materiais utilizados e o procedimento de construção. Desenho ou foto da montanha-russa em miniatura. Medições e cálculos das acelerações centrípeta e tangencial em diferentes pontos do percurso. Reflexão pessoal sobre a atividade, incluindo emoções e desafios enfrentados. Vídeo curto (1-2 minutos) mostrando o funcionamento da montanha-russa e explicando os conceitos aplicados. O relatório deve ser digitado e enviado por e-mail, e o vídeo pode ser compartilhado via link ou enviado junto ao relatório.

Atividade 3:  Desenhando e Simulando um Parque de Diversões

Descrição

Vamos usar nossa criatividade para desenhar e simular um parque de diversões! Nesta atividade, você criará um desenho detalhado de um parque de diversões que inclua diversas atrações que envolvem movimento circular, como rodas-gigantes, carrosséis e montanhas-russas. Além do desenho, você deverá escolher uma dessas atrações e realizar uma simulação para calcular as acelerações centrípeta e tangencial. Essa atividade permitirá que você aplique os conceitos de cinemática de forma lúdica e visual, além de desenvolver suas habilidades artísticas e analíticas!

Materiais Necessários

- Folhas de papel A4 ou cartolina

- Lápis, canetas coloridas e/ou lápis de cor

- Régua

- Cronômetro ou aplicativo de cronômetro no celular

- Papel e caneta para anotações

- Calculadora

- Objetos pequenos para simulação (como moedas, bolinhas, etc.)

Passo a Passo

1. Planejamento do Parque: Pense em como será o layout do seu parque de diversões. Quais atrações você incluirá? Quais delas envolvem movimento circular?
2. Desenho do Parque: Utilize as folhas de papel A4 ou cartolina para desenhar o parque de diversões. Capriche nos detalhes e destaque as atrações que envolvem movimento circular, como rodas-gigantes, carrosséis e montanhas-russas.
3. Escolha da Atração: Escolha uma das atrações de movimento circular para realizar a simulação. Pode ser uma roda-gigante, um carrossel ou uma montanha-russa.
4. Preparação da Simulação: Utilize objetos pequenos (como moedas ou bolinhas) para representar os elementos em movimento na atração escolhida. Meça e anote as dimensões relevantes, como o raio da trajetória circular.
5. Realização da Simulação: Solte o objeto pequeno na trajetória circular e use o cronômetro para medir o tempo que ele leva para completar um ciclo completo. Repita essa medição três vezes e anote os resultados.
6. Cálculo da Velocidade Tangencial: Utilize a fórmula v = 2πR/T, onde 'R' é o raio da trajetória e 'T' é o tempo médio medido, para calcular a velocidade tangencial. Anote o valor obtido.
7. Cálculo da Aceleração Centrífuga: Utilize a fórmula a = v²/R, onde 'v' é a velocidade tangencial calculada e 'R' é o raio da trajetória, para calcular a aceleração centrípeta. Anote o valor obtido.
8. Reflexão e Análise: Reflita sobre as emoções e desafios que você enfrentou durante a realização da atividade. Anote suas observações e como você lidou com essas emoções.
9. Apresentação em Vídeo: Grave um vídeo curto (2-3 minutos) explicando o funcionamento da atração escolhida, os cálculos realizados e como os conceitos de aceleração centrípeta e tangencial se aplicam. Seja criativo e claro em sua explicação.
10. Montagem do Projeto: Compile todas as partes do projeto – desenho do parque, descrição da simulação, cálculos, reflexão pessoal e link do vídeo – e entregue em formato físico e digital conforme instruído.

O Que Você Deve Entregar?

Você deve entregar um projeto criativo e detalhado contendo: Desenho do parque de diversões, destacando as atrações de movimento circular. Descrição detalhada da simulação realizada em uma das atrações, incluindo os materiais utilizados e o procedimento. Cálculos das acelerações centrípeta e tangencial para a atração escolhida. Reflexão pessoal sobre a atividade, incluindo emoções e desafios enfrentados. Uma apresentação em vídeo (2-3 minutos) explicando o funcionamento da atração escolhida e os conceitos aplicados. O projeto deve ser entregue em formato físico (desenho e relatório) e o vídeo pode ser compartilhado via link ou enviado junto ao relatório.