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Empuxo: a densidade prevê a flutuação
Os estudantes usam o laboratório remoto de Empuxo para testar se a densidade do objeto, e não apenas sua massa, prevê se ele flutua ou afunda na água.
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Learning Outcomes
Calcular a densidade a partir da massa e do volume de objetos reais do laboratório.
Prever se um objeto flutuará ou afundará comparando sua densidade com a da água.
Usar duas linhas de dados do laboratório para mostrar por que a massa, sozinha, não determina a flutuação.
Escrever uma explicação com afirmação, evidências e raciocínio apoiada nas observações do laboratório.
Student activity preview
Activity Content
Preview only. In a class session, students can fill in responses and submit their work to the teacher.
Comece pelo modelo
8 min
Imagine dois objetos na água: um navio enorme carregado de metal e uma pequena pedra que cabe na sua mão. O navio pode flutuar enquanto a pedra afunda; portanto, a regra "objetos pesados afundam e objetos leves flutuam" não funciona bem.
Neste laboratório, você testará uma regra melhor usando objetos reais. Alguns objetos podem parecer que se comportariam de determinada maneira, mas os números podem contar outra história. A pergunta útil é: quanta massa está concentrada em cada unidade de volume, em comparação com o líquido ao redor do objeto?
Um objeto não flutua simplesmente porque é "leve". Ele flutua quando o mesmo volume de líquido consegue sustentá-lo. A densidade oferece um atalho útil:
Comparação de densidades
\rho_{\text{objeto}}=\frac{m}{V}
\qquad
\rho_{\text{objeto}}<1{,}00\ \text{g/cm}^3 \Rightarrow \text{geralmente flutua na água}
Regra de densidade desta aula
O diagrama mostra apenas a regra de comparação. No laboratório, você lerá a massa e o volume, calculará a densidade, comparará o resultado com 1,00 g/cm3 e observará se o objeto realmente flutua ou afunda.
Qual comparação deve ser usada primeiro para prever se um desses objetos flutuará na água?
Antes de abrir o laboratório, descreva como você fará uma previsão baseada na densidade para um objeto. Quais valores serão necessários e como a densidade calculada será comparada com a da água?
Colete evidências de densidade
25 min
Use uma linha para cada objeto. Não misture a massa de um objeto com o volume ou a observação de outro.
O laboratório pode mostrar mais cartões do que esta atividade utiliza. A interface atual combina comandos em português com nomes de objetos e dados em inglês. Comece pelos casos da tabela e use esta correspondência:
- Bola grande meio cheia: Ball half-filled with marbles
- Bola cheia de bolinhas de gude: Ball full of marbles
- Bola padrão meio cheia: Ball half-full of marbles
- Bola cheia de glicerina: Ball full of glycerin
- Bola grande de madeira: Big ball made of wood
- Bola cheia de água: Ball full of water
Os dados dos cartões aparecem como Mass, Volume, Liquid e Density. Alguns nomes ingleses aparecem em mais de um cartão. Sempre confirme o objeto pela massa e pelo volume mostrados no mesmo cartão e não misture dados de cartões diferentes.
Abra o laboratório de Empuxo
Abra o laboratório de Empuxo por esta atividade.
Escolha um dos cartões de objeto indicados acima.
Registre o nome do objeto, a massa, o volume, o líquido e a densidade do líquido.
Calcule a densidade do objeto dividindo a massa pelo volume.
Preveja
flutua,afundaoupróximo do limite.Pressione o botão de seta para baixo para abaixar o objeto no líquido. Observe até que o movimento se estabilize.
Registre o estado observado como
flutua na superfície,afunda até o fundooupróximo do limite / difícil de decidir.Repita até completar pelo menos cinco linhas.
Tabela de evidências de densidade
Preencha uma linha por objeto usando os valores mostrados pelo laboratório. Calcule a densidade do objeto dividindo a massa pelo volume. Deixe em branco as linhas que não utilizar.
| Objeto | Massa g | Volume cm3 | Densidade calculada g/cm3 | Densidade do líquido g/cm3 | Previsão | Observação | Nota sobre a evidência |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
Escolha uma linha e insira a densidade calculada em g/cm3. No campo de explicação, mostre a massa dividida pelo volume, com as unidades.
Use as evidências
22 min
Procure na tabela dois objetos para os quais apenas a massa produziria uma previsão fraca, especialmente se eles tiverem massas parecidas, mas volumes, densidades ou estados observados diferentes.
Use duas linhas da tabela para mostrar por que a massa, sozinha, não basta para prever a flutuação. Sua resposta deve mencionar a massa, o volume ou a densidade e o estado observado.
Evidência anotada opcional
Opcional: anexe uma evidência adicional, como uma tabela anotada, um pequeno gráfico de densidade por observação ou uma captura de tela identificada do laboratório. Use-a apenas se ajudar a sustentar sua conclusão.
Escreva um parágrafo com afirmação, evidências e raciocínio: o laboratório de Empuxo sustenta o modelo de densidade para a flutuação e o afundamento na água? Inclua pelo menos duas linhas da tabela e uma limitação ou incerteza.