133 Construção de um percolado com álgebra

INSTRUÇÕES

Álgebra é uma linguagem matemática em que é possível representar situações problema através de equações e  aplicar propriedades matemáticas lógicas para resolver a equação e ,consequentemente, o problema.

Veja um exemplo:

Exemplo 1: Faça apenas um corte num local adequado de uma ripa de madeira de 50 cm de modo que um dos pedaços tenha 3 cm a menos.

A situação problema está escrita na equação (1) e a solução apresentada na equação (2). Substituindo os dados do problema na equação (2) encontramos o valor de “x”, ou seja, o local exato onde fazer o corte. Um pedaço deve ter 26,5 cm e outro com 3 cm a menos (23,5 cm).

Exemplo : Um tijolo pesa meio quilo mais meio tijolo. Quanto peso um tijolo e meio.

Sugestão para a solução: Se você chamar a massa de um tijolo de “x” , pode escrever a equação que resolver este problema e assim encontrar a solução.

Resposta: Um tijolo e meio tem massa de 1,5 kg.

Problema 3: Construa um pergolado, semelhante ao mostrado na foto, mas em miniatura com as seguintes medidas

-15 cm de altura

- 21 cm de largura 

- 21 cm de profundidade.
- A distância entre as madeiras do teto deve ser 2 cm 

Faça um projeto para a compra adequada, ou seja, com menor custo possível e sem desperdício de madeira.

Suponha que a madeira que você tem a disposição para compra possuem as medidas mostradas na ilustração. Como na situação real, você não pode fazer cortes na loja, precisa comprar pedaços inteiros de 1 m que custam R$ 2,00/metro.

Materiais específicos da atividade
Imã3 ripas de cedrinho
3 ripas de pinus
cola secagem rápida


Materiais equipamentos e ferramentas do lab
Fonte de alimentação
Estilete

 

119 - Invente uma escala termométrica

INSTRUÇÕES

1

Você sabe o que é temperatura?

Uma resposta simplista é: Temperatura é aquilo que se mede com o termômetro.

Mas, como funcionam os termômetros?

Veja uma resposta melhor para as questões acima no link

https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-temperatura.htm

2

A dilatação é muito pequena por isso é difícil de ser percebida com o olho nu. Veja um termômetro construído no laboratório, coloque-o no Sol ou na água quente para perceber a dilatação e explique como ele funciona.

coloque aqui a foto do nosso termômetro

3

Situação problema: Você possui um termômetro em que a escala apagou (está na caixa). Faça uma experiência para escrever uma escala nesse termômetro, mas invente a sua própria escala da seguinte forma:

• Faça uma "sopa" de água e gelo e coloque o termômetro sem escala para medir esta temperatura. Escreva um valor qualquer para esta temperatura na sua escala, por exemplo: a sua idade.
• Aqueça a água até a ebulição, coloque o termômetro e marque a também um valor para esta temperatura na sua escala, por exemplo: a idade do professor. Cuidado! Seja gentil!

Estas são as temperaturas de referência, ou seja, qualquer termômetro, independente do seu tamanho, têm estas temperaturas como referência. Na escala Celsius, o valor atribuído para a fusão do gelo é 0°C e ebulição da água é 100 °C. Na escala Fahrenheit, esses valores são respectivamente 32°F e 212°F e foram escolhidos de acordo com alguma conveniência do inventor na época.

Para ir além!

4 - Desafio

Qual é a temperatura do corpo humano na escala que você inventou?

Seguem três sugestões para você resolver o desafio:

 1. Desenhe o seu termômetro o Celsius em escala e veja graficamente o valor a temperatura. O desenho abaixo pode ajudar um pouco.

2. Faça uma regra de três

3. Escreva uma equação que relaciona a temperatura nas duas escalas. Veja este texto que explica as diversas escalas: Celsius, Fahrenheit, Kelvin e como se faz a transformação de temperatura de uma escala para outra.

Referência: https://www.infoescola.com/fisica/conversao-de-escalas-termometricas/, acesso em 02/10/2019

4. Encontre a relação entre as escalas determinando a equação da reta num gráfico da sua escala em função da escala Celsius.

           

 

106 - O que acontece quando misturamos dois líquidos com temperaturas diferentes?

Vamos ser mais específicos: Pense no seguinte problema:

Misturando água a 60 ºC com água a 40 º, qual é a temperatura de equilíbrio?

INSTRUÇÕES

1. Escreva a sua resposta intuitiva para o problema acima e mostre ao professor.

Observação: Melhor você escrever sua resposta, ela ficará mais bem formalizado do que se apenas falar.

2. E agora um enunciado mais completo para o mesmo problema: Pense nele e escreva uma hipótese.

Misturando 200 ml de água a 60 ºC com 200 ml de água a 40 ºC, qual é a temperatura de equilíbrio?

Observação: Aqui também é melhor você escrever a hipótese, depois que fizer o teste deverá retornar a ela para verificar se está correta ou não.

3. Utilizando o material fornecido, faça uma experiência para verificar sua hipótese.

Colocar aqui a foto do nosso equipamento com o suporte de termômetro sobre o Becker

·         Atenção: 

·         1. Observando a foto do experimento, faça um planejamento de como será feita a experiência e mostre ao professor. NUNCA coloque nada para aquecer sem acompanhamento.

·         Não aqueça a água além de 60 ºC

·        Limpe toda a mesa de trabalho antes de iniciar o experimento, e faça um treinamento prévio para verificar como retirar o Becker do aquecedor para misturar.

·        Como você deverá utilizar o aquecedor, deverá assinar o protocolo de segurança.

4. E agora um problema um pouco mais complicado.

Misturando 200 ml de água a 60 ºC com 500 ml de água a 40 ºC, qual é a temperatura de equilíbrio?

Observação: Aqui também é melhor você escrever a hipótese

5. Faça a experiência para verificar sua hipótese tomando todos os cuidados explicados no item 3

Se você acertou a temperatura de equilíbrio e sabe explicar o que fez, pode ter feito uma boa descoberta e aprender Ciências deve ser principalmente fazer as próprias descobertas.

Pode ser também que a experiência provou que sua hipótese estava errada ou que não saiba explicar corretamente os princípios físicos envolvidos.

- Para aprender sobre os princípios físicos envolvidos faça a atividade 11.

- Para explicar sua a experiência que você de forma intuitiva e lógica, resolva os próximos itens

6. A figura a seguir mostra diversas situações de equilíbrio térmico em ordem crescente de dificuldades. Resolva até onde conseguir

7. Para ir além. Para compreender melhor a solução do problema existe uma ideia chamada condição de equilíbrio que pode ser escrita matematicamente pensando que o calor fornecido pelo corpo mais quente deve ser igual ao calor recebido pelo corpo mais frio. Estude este assunto no link abaixo e utilize este conhecimento para resolver o problema de uma maneira formal fisicamente.

Referência

1. https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equilibrio-termico.htm
HELERBROCK, Rafael. "Equilíbrio térmico"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equilibrio-termico.htm. Acesso em 02 de outubro de 2019

Materiais específicos da atividade

Aquecedor

2 termômetros

2 beckers de 200 ml

1 Becker de 500 ml

Materiais equipamentos e ferramentas do lab.

 

90 - Compare (maior, menor, igual) a energia elétrica consumida por uma motobomba com a energia potencial efetiva que a água recebe

INSTRUÇÕES

Sem exageros, pode-se dizer que tudo o que ocorre na natureza necessita de energia. Em todo fenômeno ou acontecimento é possível descrever muitos processos que envolvem transformações de energia.

Considere a situação de uma motobomba funcionando para elevar água do chão até uma mesa. A água adquiri energia potencial ao ser elevada, essa energia é fornecida pela energia mecânica contida na rotação da motobomba.  A energia mecânica, por sua vez, é proveniente da energia elétrica que alimenta o motor.

Pode-se continuar descrevendo essa cadeira infinita de transformações pensando na origem da energia elétrica e assim por diante. Para nossas finalidades devemos considerar apenas a energia inicial e final, ou seja, medir comparar a quantidade de energia elétrica utilizada pela motobomba com a energia potencial efetivamente utilizada na elevação da água.

1. Comece esta atividade colocando a motobomba para funcionar produzindo uma circulação da água entre dois recipientes conforme mostra a ilustração e a imagem. A água do recipiente que está em cima da mesa cai no recipiente de baixo onde está a motobomba que eleva a água através dos canos.

2. Faça inicialmente uma hipótese para responder o problema sugerido nesta atividade explicando sua resposta.

3. Para testar a hipótese é necessário medir a energia elétrica e a energia potencial. Estude as referências a seguir para ver como se faz isso.

Texto - Energia Potencial

Texto - Energia elétrica

4.Apresente uma conclusão analisando o problema, os resultados de sua experiência.

5. Para ir além: Para completar sua pesquisa apresente uma definição de rendimento de máquinas e calcule o rendimento dessa motobomba. Discuta o que pode ser feito para melhorar este rendimento. Isso é um trabalho de engenheiro.

6. Para ir além: Pesquise a relação do rendimento do equipamento em função da tensão aplicada ou da altura de elevação da água. Veja instruções sobre princípios do método cientifica na atividade 135.

Materiais específicos da atividade

Moto bomba 
Canos transparentes
2 recipientes de plástico
2 cabos banana

Materiais equipamentos e ferramentas do lab

Fonte de alimentação

52 – Projetos com Arduino

INSTRUÇÕES

            Há uma infinidade de projetos que podem ser feitos com Arduino. De maneira geral, o Arduíno serve para fazer a interface de um sensor qualquer com um processador que está no próprio Arduíno e pode ser ligado a um PC para fazer a programação. Por exemplo:

            Se você pretende que uma lâmpada fique acessa durante um certo tempo, ou piscando com determinada frequência, é possível controlar isso mudando os parâmetros da programação que comanda o Arduíno.

            A mesma ideia serve para controlar movimento, temperatura ou outros parâmetros quaisquer que possuam um sensor para detectar parâmetros ou informações.

            Se é a primeira vez que você utiliza um Arduíno, siga os procedimentos descritos a seguir, se já for experiente pode ir direto para os projetos.

1. Estude na internet referências que explique com mais detalhes o que é um Arduino e como ele funciona.

2. O projeto mais simples possível é ligar um LED controlando com o Arduíno tempo em que ele fica aceso. Faça isso para aprender como se faz as ligações no protoboard, como liga o Arduíno num PC e como é lógica de programação para ele funcionar.

Algumas ideias de projetos com Arduino

1. Faça um projeto para aquecer cerca de 1 litro de água numa resistência e mantê-la aquecida por tempo indeterminado a 60ºC.
Utilize o leitor de temperatura, se precisar de mais detalhes das suas especificações utilize a seguinte expressão chave no site do mercado livre

Expressão chave:Modulo Leitor Temperatura Max6675 Termopar Tipo K Arduino

 

Referência: https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-910024626-modulo-leitor-temperatura-max6675-termopar-tipo-k-arduino-_JM. acesso em 02/10/2019

43 - O que pesa mais: o gás carbônico ou o gás hidrogênio?

INSTRUÇÕES

Falar do peso de um gás pode parecer estranho porque os gases não caem em direção ao solo como os sólidos e líquidos, eles ocupam todo o recipiente e suas moléculas, chocam-se contra as paredes em todas as direções.

  

1. Explique o que é a pressão de um gás estudando a referência a seguir. Faça desenhos para ilustrar as propriedades dos gases dentro de uma bexiga.

Texto: gás ideal   https://brasilescola.uol.com.br/fisica/gas-ideal.htm

2. Apesar dos gases serem muito diferentes dos sólidos e líquidos, eles também têm massa e por isso tem peso. É este peso que segura os gases na Terra, caso contrário, eles se perderiam no espaço como realmente ocorre nos planetas pequenos e satélites como a Lua onde a gravidade é pequena e não segura a atmosfera.

Para verificar que realmente os gases têm pesos diferentes você deve encher bexigas com gases diferentes e arrumar um meio de construir uma balança para comparar seus pesos.

Os gases mais disponíveis para fazer esta comparação são os gases carbônico e hidrogênio. Sendo assim, temos um problema:

-Como obter o gás carbônico e o hidrogênio separadamente para encher as bexigas?

Se não sabe a resposta, encare isso como um projeto, fique com este problema para você e encontre, com autonomia, meios de responder. Enquanto não acha a resposta continue estudando outros itens desta atividade

3. Estude a lei de Avogadro e veja como ela se aplica a esta situação, isso será importante para você justificar o resultado da experiência. Veja referencias.

Texto: Lei de Avogadro  -   https://www.infoescola.com/fisico-quimica/lei-de-avogadro/

Texto: Lei de Avogadro  -  https://brasilescola.uol.com.br/quimica/relacao-entre-lei-avogadro-gases.htm

  

4. “A razão entre a massa molecular desses gases deve ser igual a razão entre os pesos desses gases contidos na bexiga. “

- Justifique esta afirmação utilizando a lei de Avogadro

 - Faça a experiência para verificá-la

  

5. Calcule o erro percentual e analise-a

6.Para ir além:  Apresente uma sugestão de procedimento para melhorar esta experiência diminuindo o erro percentual.

Materiais específicos da atividade

2 bexigas

Materiais equipamentos e ferramentas do lab.

Compressor de ar

40 - Retire água de um recipiente utilizando um cano flexível

INSTRUÇÕES
1. Utilize uma mangueira para retirar água de um recipiente chupando a água que ele contém. Utilize água potável e um cano limpo.


2. Reproduza o desenho abaixo no seu caderno e complete-o em duas situações:
a) com água dentro de cano escoando para fora do recipiente
b) outro desenho com água dentro do cano numa situação limite que que o fluxo de água é quase zero.

3. Faça uma hipótese para explicar o motivo da água sair através do cano e realize testes práticos para verificar sua hipótese.

4. Mostre sua hipótese ao professor.

5. Explique o princípio dos vasos comunicantes utilizando o desenho abaixo como referência.
Texto - Vasos comunicantes e pressão nos líquidos

6.Desafio:  Suponha agora que não seja possível chupar a água pelo cano. Invente outras formas de retirar a água e escreva um texto explicando o motivo.




7.Para ir além: Suponha que, num projeto hidráulico, o desnível entre a caixa de água e a saída de água pela mangueira seja variável, provocando grandes alterações no fluxo de água que sai pela mangueira.
Para conhecer os detalhes deste variação, um engenheiro resolveu fazer o gráfico que relacionando a vazão do cano em função de diferença de nível da água.

Faça este gráfico e analise suas características.


5. Para ir além. Estude o conceito de pressão de líquidos e explique porque a vazão aumenta quando o desnível aumenta.
Estude o Teorema de Steven a referência a seguir

Texto - Vasos comunicantes e pressão nos líquidos

Materiais específicos da atividade

Mangueira transparente
2 recipientes de plástico

Materiais equipamentos e ferramentas do lab