Lição do Teach
Queda livre: altura, tempo e efeito do objeto
Atividade para Ensino Médio inicial: usar o laboratório remoto de Queda livre, registrar tempos reais, comparar altura com t^2 e discutir com cuidado o efeito do objeto.
Entre com uma conta de professor para preparar uma sessão. Os estudantes entram com um código da turma.
Ainda não tem uma conta na LabsLand? Criar sua conta de professor
Objetivos de aprendizagem
Abrir o laboratório remoto de Queda livre a partir do Teach e registrar o tempo final mostrado pelo laboratório.
Distinguir variável independente, variável dependente e variáveis controladas em uma investigação de queda livre.
Comparar altura com t^2 e estimar g de forma aproximada, explicando as limitações.
Usar dados reais para discutir altura, tempo de queda, gravidade, resistência do ar e efeito do objeto sem fazer afirmações exageradas.
Visualização da atividade do estudante
Conteúdo da atividade
Apenas visualização. Em uma sessão de aula, os estudantes podem preencher respostas e entregar o trabalho ao professor.
Entender a investigação
8 min
Nesta atividade você vai usar um laboratório remoto real. O laboratório permite escolher uma bola e uma altura, reproduz uma queda gravada e, no final, mostra um tempo de queda em segundos. Seu trabalho não é medir a altura no vídeo: a altura é escolhida na interface do laboratório e o tempo é copiado do resultado final.
Queda livre significa estudar o movimento de um objeto que cai pela ação da gravidade. No modelo ideal, a resistência do ar é ignorada. Em um laboratório real, a resistência do ar e a forma do objeto podem influenciar um pouco, especialmente em objetos grandes ou leves.
Vocabulário que você usará:
- Altura (
h): distância vertical selecionada no laboratório, em metros. - Tempo de queda (
t): tempo que o laboratório mostra ao terminar a queda, em segundos. - Gravidade (
g): aceleração aproximada com que os objetos caem perto da Terra; costuma ficar perto de9,8 m/s^2. - Resistência do ar: força do ar que se opõe ao movimento; pode fazer alguns objetos demorarem um pouco mais.
- Variável independente: o que você muda de propósito.
- Variável dependente: o que você mede ou registra.
- Variáveis controladas: o que você mantém igual para que a comparação seja justa.
Modelo e variáveis
Modelo que usaremos
h = \frac{1}{2}gt^2 \quad\Rightarrow\quad g = \frac{2h}{t^2}
Escolha uma opção. Se duas quedas usam a mesma bola, e uma delas começa de uma altura maior, o que deveria acontecer com o tempo de queda segundo o modelo ideal?
Responda com 2 ou 3 frases. Explique por que não convém mudar altura e objeto ao mesmo tempo. Use as palavras variável independente, variável dependente e variável controlada.
Abrir o laboratório a partir do Teach
10 min
Fluxo do laboratório remoto
Plano de seis execuções
O laboratório é a fonte principal de evidência. Abra o laboratório pelo botão desta atividade, não por uma página externa. Para cada execução, escolha uma configuração, deixe a queda terminar e copie um único tempo final na tabela de evidências da próxima seção.
Você completará duas comparações:
- Série de alturas: mesma bola metálica a
1,10 m,1,20 me1,30 m. - Comparação de objetos: mesma altura
1,10 mcom bola metálica, bola amarela, bola de golfe branca e bola oca grande.
A bola metálica a 1,10 m serve para as duas comparações, então você precisa de seis linhas no total.
Abrir o laboratório de Queda livre
Abra o laboratório de Queda livre a partir do Teach.
Selecione a bola e a altura da linha que você está preparando.
Inicie a observação e reproduza a queda.
Espere o resultado final e copie o tempo de queda em segundos na linha correspondente da tabela de dados.
Volte à configuração e repita com a próxima linha.
Se o Teach não abrir o laboratório ou se a sessão não oferecer as configurações licenciadas necessárias, avise o professor e pare a parte de laboratório. Não use um site externo nem outro modo de acesso para completar esta atividade.
Responda como uma lista de seis linhas. Em cada linha escreva: objeto, altura e se pertence à série de alturas, à comparação de objetos ou a ambas.
Registrar e processar dados
14 min
Antes de preencher a tabela, copie de cada execução apenas o tempo final que o laboratório mostra. Não calcule distâncias a partir do vídeo. Em cada linha:
- Objeto, massa e altura já indicam a configuração.
- Tempo de queda é copiado do resultado final do laboratório, em segundos.
- t^2 é calculado multiplicando o tempo por ele mesmo.
- Estimativa de g é calculada com
g = 2h/t^2.
Tabela de evidências de queda livre
Complete uma linha por configuração. Use ponto ou vírgula decimal conforme o Teach permitir, mas conserve as unidades: metros, segundos, segundos ao quadrado e metros por segundo ao quadrado. Arredonde t^2 e g a 2 ou 3 casas decimais.
| Objeto | Massa g | Altura m | Tempo de queda s | t^2 s^2 | Estimativa de g m/s^2 | Comparação |
|---|---|---|---|---|---|---|
Responda em uma frase curta. Quais unidades a altura e o tempo devem ter antes de calcular g em m/s^2?
Escreva apenas sua estimativa de g para uma linha da tabela, com unidade.
Explique o cálculo da estimativa anterior. Indique a linha usada, o cálculo de t^2, a substituição em g = 2h/t^2 e a unidade final.
Buscar padrões nos dados
7 min
Antes de responder, separe as duas comparações. Para a série de alturas, use apenas as três linhas da bola metálica. Para a comparação de objetos, use apenas as quatro linhas a 1,10 m.
Responda com 3 ou 4 frases. A 1,10 m, compare os quatro objetos usando tempos ou estimativas de g. Diga qual objeto se desvia mais e proponha uma explicação física possível relacionada à resistência do ar, forma, tamanho ou incerteza.
Escrever uma conclusão científica
6 min
Escolha uma opção. Se um tempo de queda for registrado curto demais, o que acontece com g = 2h/t^2?
Represente h (m) em função de t² (s²) com as linhas da bola metálica, em papel ou numa ferramenta gráfica. Em uma única conclusão breve (cerca de 4 frases), cite duas linhas, avalie se apoiam h = ½gt², indique g aproximado, compare objetos na mesma altura e aponte uma limitação. Confira no laboratório uma leitura de tempo incomum; repetir o vídeo verifica a leitura, mas não é um ensaio independente.
Discussão final ou ampliação
10 min
Resposta opcional de 2 ou 3 frases. Se você tivesse mais tempo de laboratório, que repetição ou configuração extra faria para melhorar a conclusão? Explique que incerteza reduziria ou que ideia colocaria à prova.
Transforme esta visualização em uma sessão de aula
Continue para o LabsLand Teach para usar esta lição com seus estudantes e conferir o acesso disponível para sua conta.
Ainda não tem uma conta na LabsLand? Criar sua conta de professor