Teach lesson
Pêndulo: como o comprimento afeta o período
Atividade para o 1º ano do Ensino Médio que usa o laboratório remoto de Pêndulo para medir períodos reais e decidir como o período muda quando o pêndulo fica mais curto ou mais longo.
Learning Outcomes
Distinguir período, oscilação, amplitude, comprimento e variáveis de uma investigação.
Usar o laboratório remoto de Pêndulo para medir o período de um pêndulo padrão e de um pêndulo curto com o mesmo ângulo inicial.
Calcular períodos médios e representar um gráfico de período em função do comprimento do pêndulo.
Redigir uma conclusão com afirmação, evidência, raciocínio e incerteza.
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Activity Content
Preview only. In a class session, students can fill in responses and submit their work to the teacher.
Antes de abrir o laboratório
10 min
Nesta atividade, você vai investigar uma pergunta concreta:
O que acontece com o período de um pêndulo quando seu comprimento efetivo muda?
Você usará dados do laboratório remoto, não uma resposta memorizada. Em um experimento real, as medidas não saem perfeitas: dois grupos podem obter períodos um pouco diferentes se escolherem pontos diferentes no gráfico ou contarem um número diferente de oscilações. O importante é que o método seja claro, que você controle as variáveis e que sua conclusão use seus dados.
Vocabulário que você precisa antes de medir:
- Oscilação: um movimento completo de ida e volta. Por exemplo, de uma extremidade até a outra e de volta à extremidade inicial.
- Período, T: tempo que uma oscilação completa leva. É medido em segundos (s).
- Amplitude: afastamento inicial em relação à vertical. Neste laboratório, você controla isso com o ângulo inicial.
- Comprimento efetivo: distância que faz o pêndulo se comportar como mais longo ou mais curto. Nesta atividade, você o compara usando as configurações padrão e curto.
- Variável independente: aquilo que você muda de propósito. Aqui será o comprimento efetivo: padrão em comparação com curto.
- Variável dependente: aquilo que você mede para observar o efeito. Aqui será o período T.
- Variáveis de controle: aquilo que você mantém igual para que a comparação seja justa. Aqui serão o ângulo inicial, o método de medida e o número de oscilações usadas em cada cálculo.
Configurações úteis para esta investigação
Para esta atividade, use apenas as configurações padrão e curto. Na interface do laboratório, elas podem aparecer como Standard e Short. As imagens da lata aparecem porque existem no laboratório, mas não são necessárias para responder à pergunta sobre comprimento.
Identifique as variáveis do experimento. Responda com três frases curtas ou uma lista: uma frase para a variável independente, outra para a variável dependente e outra para pelo menos duas variáveis de controle.
Antes de medir, escreva sua previsão. Responda em 2 ou 3 frases: indique se você espera que o pêndulo curto tenha período menor, igual ou maior que o padrão, e explique seu motivo usando a ideia de comprimento.
Medir no laboratório remoto
15 min
Você vai medir o período com o ângulo inicial fixo em 15 graus. Esse ângulo está dentro do intervalo visível do laboratório e permite comparar comprimentos sem misturar o efeito da amplitude.
Como medir um período no gráfico
Para cada configuração, faça três medidas de período. Em cada medida:
1. Abra uma observação com a configuração indicada.
2. Use o ângulo inicial de 15 graus.
3. Observe o gráfico de ângulo em função do tempo.
4. Escolha um ponto fácil de reconhecer, como um pico, um vale ou um cruzamento pela linha central sempre no mesmo sentido.
5. Conte pelo menos 3 oscilações completas desse ponto até outro ponto equivalente.
6. Anote o tempo inicial e o tempo final em segundos.
7. Calcule intervalo = tempo final - tempo inicial.
8. Calcule período = intervalo / número de oscilações.
Você não precisa baixar CSV, XLSX nem PNG para completar a atividade. Se o laboratório permitir baixar dados e você quiser usá-los, pode fazer isso, mas a evidência principal será sua tabela e sua explicação do método.
Abrir o laboratório de Pêndulo
Abra o laboratório de Pêndulo a partir do Teach.
Selecione a configuração padrão. Na interface, ela pode aparecer como Standard.
Ajuste o ângulo inicial para 15 graus.
Inicie a observação, use o gráfico ou o cronômetro e complete três medidas.
Repita o processo com a configuração curto. Na interface, ela pode aparecer como Short. Mantenha o ângulo em 15 graus.
Se sua sessão permitir apenas o modo de demonstração, registre que você só conseguiu abrir o padrão a 15 graus e use os dados que seu professor fornecer para a configuração curto. Não escreva que mediu uma linha que não conseguiu observar.
Escolha uma opção. Qual comparação é mais justa para investigar o efeito do comprimento?
Registrar e calcular dados
14 min
Primeiro complete a tabela de medidas. Cada linha corresponde a uma medida de período: três medidas para o pêndulo padrão e três para o pêndulo curto. Copie a configuração e o ensaio já indicados. Em ângulo inicial, escreva 15. Em número de oscilações, escreva quantas oscilações completas você contou, por exemplo 3, 4 ou 5. Em tempo inicial e tempo final, copie os tempos que você leu no gráfico ou no cronômetro. Calcule intervalo = tempo final - tempo inicial e período = intervalo / número de oscilações. Em evidência usada, escreva algo como picos do gráfico, cruzamentos por zero, cronômetro do vídeo ou dados do professor por limitação de acesso.
Medidas do período a 15 graus
Complete seis linhas: três ensaios do pêndulo padrão e três do pêndulo curto. Use segundos. O intervalo é o tempo final menos o tempo inicial. O período é o intervalo dividido pelo número de oscilações completas contadas.
| Configuração / comprimento | Ensaio | Ângulo inicial graus | Oscilações completas | Tempo inicial s | Tempo final s | Intervalo calculado s | Período calculado s | Evidência usada |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Agora resuma seus resultados por comprimento. A tabela tem duas linhas: uma para padrão e outra para curto. Em períodos usados, copie os três períodos da tabela anterior. Em período médio, calcule a média desses três períodos. Em intervalo de variação, subtraia o menor período do maior período dessa mesma configuração; use isso como um sinal simples de incerteza. Em ponto para o gráfico, escreva a etiqueta que você usará no eixo horizontal: curto ou padrão.
Resumo para o gráfico
Complete duas linhas, uma para cada comprimento. Calcule a média dos três períodos e o intervalo de variação. Não procure uma coincidência exata com um valor de livro: use seus dados e mantenha uma quantidade razoável de algarismos.
| Comprimento comparado | Períodos usados s | Período médio s | Intervalo de variação s | Ponto para o gráfico |
|---|---|---|---|---|
Digite um valor numérico de período em segundos e explique o cálculo em 2 ou 3 linhas. Use uma linha concreta da sua primeira tabela: indique o intervalo, o número de oscilações e a divisão que você fez.
Compare suas três medidas de uma mesma configuração. Responda em 2 ou 3 frases: diga se elas ficaram muito parecidas ou dispersas, cite o intervalo de variação de uma configuração e explique uma possível causa dessa diferença.
Representar e interpretar a relação
9 min
Você vai construir um gráfico simples de período médio em função do comprimento comparado. No eixo horizontal, coloque dois pontos: curto e padrão. No eixo vertical, coloque o período médio em segundos. Se usar uma planilha, crie duas colunas: comprimento comparado e período médio (s). Se fizer em papel, desenhe os dois pontos e uma linha suave apenas para ajudar a ver a tendência; não use essa linha como prova exata.
Gráfico período-comprimento
Entregue uma evidência do seu gráfico: uma imagem ou captura, um link para uma planilha ou um gráfico revisado pelo professor. O gráfico deve mostrar pelo menos os dois pontos curto e padrão, com o período médio em segundos. Se não puder enviar arquivo, escreva uma descrição suficiente para que o professor saiba quais pontos você representou.
Interprete seu gráfico. Responda em 3 ou 4 frases: indique qual ponto tem maior período, qual ponto tem menor período, quanto o período médio muda aproximadamente entre os dois comprimentos e se essa mudança é maior que seu intervalo de incerteza.
Conclusão científica
7 min
Escolha uma opção. Qual afirmação é mais científica para esta atividade?
Redija sua conclusão com a estrutura afirmação, evidência, raciocínio e limitação. Escreva um parágrafo de 6 a 8 linhas:
- Afirmação: que efeito teve tornar o pêndulo mais curto.
- Evidência: cite os períodos médios do curto e do padrão, e a diferença aproximada.
- Raciocínio: conecte o padrão com o comprimento efetivo e o tempo de uma oscilação.
- Limitação: mencione a incerteza, o número limitado de comprimentos ou uma limitação de acesso ao laboratório.