Objetivos

- Entender o que é inércia e como a 1ª Lei de Newton explica por que os objetos se movem ou param.

- Relacionar situações do cotidiano com os conceitos de inércia e força resultante.

- Desenvolver habilidades de observação e análise crítica ao aplicar os conceitos de movimento retilíneo uniforme e inércia em experimentos práticos.

Curiosidades

1. Você sabia que a inércia é a razão pela qual você é empurrado para frente quando um carro no qual você está para abruptamente? 

2. Astronautas na Estação Espacial Internacional experimentam a inércia de uma forma diferente! Eles flutuam porque estão em constante queda livre, mas não se movem devido à falta de resistência do ar. ✨‍

3. Curioso para saber como um simples truque de mágica pode explicar a 1ª Lei de Newton? Pergunte-me durante nosso experimento! ✨

Contextualização

A 1ª Lei de Newton, também conhecida como a Lei da Inércia, é uma das pedras angulares da Física Clássica. Ela nos diz que um objeto em repouso permanecerá em repouso, e um objeto em movimento continuará em movimento com a mesma velocidade e na mesma direção a menos que uma força externa atue sobre ele. Este princípio é fundamental não apenas para a física, mas também para o design e engenharia de tudo, desde carros até naves espaciais. Imagine que você está em um ônibus e ele freia bruscamente. Por que você é jogado para frente? Isso ocorre porque seu corpo quer continuar em movimento, graças à inércia, e a ação de frear exerce uma força que altera esse estado. Agora pense em um foguete que é lançado ao espaço. Por que ele continua subindo mesmo depois que o motor é desligado? A resposta está na inércia, que mantém o foguete em movimento. Estes são apenas alguns exemplos de como a 1ª Lei de Newton molda nosso mundo físico. Ao explorar este conceito, você não apenas entenderá melhor como as coisas funcionam, mas também poderá prever e explicar uma infinidade de fenômenos cotidianos e cósmicos.

Atividade 1: Desvendando a Inércia: Uma Aventura com Carrinhos de Mão

Descrição

Nesta atividade prática, você irá explorar a 1ª Lei de Newton, a Lei da Inércia, de uma maneira divertida e envolvente usando um carrinho de mão! A ideia é simular e observar como diferentes massas afetam o movimento de um objeto em repouso quando uma força é aplicada. Você vai realizar um experimento simples que ajudará a compreender por que é mais difícil iniciar o movimento de objetos mais pesados do que de objetos mais leves, e como a inércia influencia essas situações. Prepare-se para colocar a mão na massa (ou no carrinho, neste caso!) e descobrir como a física está presente em ações do dia a dia.

Materiais Necessários

- Carrinho de mão

- Diversos objetos de massas variadas (latas de diferentes tamanhos, pacotes de arroz, livros, etc.)

- Trena ou fita métrica

- Papel e caneta para anotações

- Cronômetro (pode ser um aplicativo no celular)

Passo a Passo

1. Identifique um espaço aberto e plano para realizar o experimento com segurança.
2. Utilize a trena para marcar uma distância de aproximadamente 10 metros para o teste de cada objeto.
3. Coloque o carrinho de mão no início da marca de 10 metros e, com a ajuda de um colega, aplique uma força constante para empurrá-lo até o fim da distância marcada.
4. Realize três tentativas para cada objeto, alternando entre os mais leves e os mais pesados.
5. Registre o tempo que o carrinho leva para percorrer os 10 metros em cada tentativa, utilizando o cronômetro.
6. Anote as observações sobre a facilidade ou dificuldade de iniciar e manter o movimento do carrinho em cada caso.
7. Organize os dados coletados em uma tabela clara, incluindo a massa de cada objeto e os tempos de percurso.
8. Analise os dados para identificar padrões ou relações entre a massa dos objetos e o tempo de percurso.
9. Prepare o relatório final, seguindo as orientações dadas no entregável.

O Que Você Deve Entregar?

Você deverá produzir um relatório de experimento contendo: a descrição do procedimento realizado, os dados coletados, gráficos que mostrem a relação entre a força aplicada e a aceleração do carrinho, e uma conclusão que explique como a inércia se manifestou nos diferentes cenários testados. O relatório deve ser entregue em formato de texto, com no mínimo 2 páginas, incluindo introdução, desenvolvimento e conclusão, e deve ser claro, bem organizado e com as informações devidamente fundamentadas nos conceitos estudados.

Atividade 2: Construindo e Testando Catapultas de Inércia

Descrição

Nesta atividade desafiadora, você assumirá o papel de um engenheiro medieval e moderno ao mesmo tempo, construindo e testando uma catapulta de inércia! Você explorará como diferentes variações de massa e ângulo de lançamento afetam a distância que um objeto pode ser lançado. Este experimento não só reforçará sua compreensão da 1ª Lei de Newton, mas também te permitirá aplicar conceitos de cinemática e dinâmica, enquanto se diverte em um projeto de construção. Prepare-se para colocar seus conhecimentos de física à prova, enquanto se diverte criando uma máquina de lançamento que tem sido utilizada desde a Idade Média até a era moderna, adaptada agora para demonstrar os princípios de inércia de uma forma inovadora e prática.

Materiais Necessários

- 3 bastões de madeira de tamanhos diferentes (pode ser de churrasco ou de picolé)

- Elásticos grandes

- Cola quente ou fita adesiva resistente

- Bola de gude ou pequeno peso

- Régua ou trena

- Papel e caneta para anotações

- Cronômetro (pode ser um aplicativo no celular)

Passo a Passo

1. Monte a base da sua catapulta fixando um dos bastões de madeira no chão ou em uma superfície plana, deixando os outros dois como o braço da catapulta.
2. Utilize elásticos para conectar o braço da catapulta ao bastão fixo, formando uma alavanca que será usada para lançar o objeto.
3. Fixe uma bola de gude ou um pequeno peso na extremidade do braço da catapulta com um elástico ou fita adesiva.
4. Meça e anote o ângulo de lançamento inicial da catapulta usando a régua ou trena.
5. Dispare a catapulta, observando a distância que o objeto alcança, e use o cronômetro para medir o tempo de voo.
6. Repita o processo alterando a massa do objeto lançado e/ou o ângulo de lançamento, registrando todos os dados.
7. Analise os dados coletados e observe como a massa e o ângulo influenciam a distância de lançamento.
8. Prepare o vídeo demonstrativo e a reflexão escrita conforme as orientações do entregável.

O Que Você Deve Entregar?

Você deverá produzir um vídeo demonstrativo da sua catapulta de inércia em ação, explicando o processo de construção e os resultados obtidos nos testes. O vídeo deve ter entre 3 a 5 minutos e incluir pelo menos três lançamentos com variações nos ângulos e nas massas dos objetos lançados. Além disso, você deve redigir uma reflexão escrita de no mínimo uma página, discutindo como a variação de massa e ângulo afetou a distância de lançamento e como isso se relaciona com os princípios da inércia e da 1ª Lei de Newton.

Atividade 3: Festival da Física: Criando um Parque de Diversões Inercial

Descrição

Prepare-se para mergulhar no mundo da física de uma maneira super divertida e criativa! Nesta atividade, você terá a oportunidade de ser um designer de parques de diversões, usando os princípios da 1ª Lei de Newton para criar e testar suas próprias atrações. Você explorará como a inércia afeta o movimento dos objetos em diferentes cenários, projetando montanhas-russas simples, carrosséis ou outras atrações que demonstram claramente os conceitos de movimento retilíneo uniforme e inércia. Este projeto não só vai solidificar seu entendimento teórico, mas também vai desafiar sua criatividade e habilidades de engenharia enquanto você se diverte construindo modelos em pequena escala e os testando para ver como os princípios da física se aplicam no mundo real.

Materiais Necessários

- Cartolina ou papelão para a base dos modelos

- Palitos de sorvete, canudos e fita adesiva para construir as estruturas

- Pequenas bolas, como bolas de gude, para simular os carrinhos

- Um pequeno livro ou objeto pesado para atuar como contrapeso em algumas atrações

- Tesoura e cola

- Régua ou fita métrica para medições

- Cronômetro (pode ser um aplicativo no celular)

Passo a Passo

1. Escolha pelo menos três tipos diferentes de atrações para projetar e construir. Exemplos incluem uma montanha-russa simples, um carrossel e um lançador de bolas.
2. Use a cartolina ou papelão como base para cada atração, e os palitos de sorvete, canudos e fita adesiva para criar as estruturas que guiarão o movimento das bolas.
3. Utilize a régua ou fita métrica para garantir que as dimensões de cada atração estão corretas e que as trajetórias são suaves e seguras.
4. Posicione as bolas nos pontos de início e use um pequeno livro ou objeto pesado como contrapeso, se necessário, para iniciar o movimento.
5. Utilize o cronômetro para medir o tempo que a bola leva para percorrer toda a atração e observe como as forças de inércia influenciam o movimento.
6. Registre cada teste com fotos ou vídeos, anotando os resultados e quais aspectos da inércia foram mais evidentes em cada atração.
7. Analise os resultados, comparando como a variação na massa, no tamanho e no formato das atrações afeta o movimento das bolas e a aplicação dos princípios da física.
8. Compile as informações, fotos e vídeos no seu portfólio digital, preparando uma descrição detalhada de cada atração e sua relação com a 1ª Lei de Newton.

O Que Você Deve Entregar?

Você deverá criar um portfólio digital contendo fotos ou vídeos de suas atrações em funcionamento, um relatório escrito descrevendo o design de cada atração, os princípios da física aplicados em cada uma delas, e uma análise dos resultados observados. O portfólio deve incluir pelo menos três atrações diferentes, cada uma demonstrando um aspecto diferente da inércia e do movimento retilíneo uniforme.