Modelagem científica : influência da resistência do ar na queda de um corpo plano
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Monografias da UFMT |
Texto Completo: | http://bdm.ufmt.br/handle/1/3319 |
Resumo: | This paper presents the development of two theoretical models for the fall of three plates with equal cross-sectional areas, made of the same material but with different masses, taking into account air resistance. With the perspective of the fundamental role of scientific modeling in the teaching of Physics, this work provides a methodological approach that promotes conceptual understanding, problem-solving, and knowledge construction. Therefore, the objective of this work is to present, analyze, and compare the theoretical models that attempt to describe this phenomenon, addressing the influence of air drag force (or resistance), whether it is viscous drag or inertial drag. In the first model, the viscous drag force is proportional to the body's falling velocity, while the second model considers the inertial drag force to be proportional to the square of the velocity. The model is constructed using Mario Bunge's scientific modeling as a reference. Subsequently, the developed models are empirically tested; the experiment's analysis is performed using the video analysis program Tracker. The motion of the fall of three square-shaped cardboard plates, with the same area but different thicknesses and masses, was studied, and experimental data on position and falling time were obtained. By comparing the experimental data with the models, it was observed that both the inertial drag model and the viscous drag model effectively explain the behavior of the experimental data, with a slight advantage for the inertial drag model, particularly in the final seconds of the motion. |
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Modelagem científica : influência da resistência do ar na queda de um corpo planoCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAModelo teóricoQueda dos corposForça de arrasto viscosoForça de arrasto inercialTheoretical modelFalling bodiesViscous drag forceInertial drag forceThis paper presents the development of two theoretical models for the fall of three plates with equal cross-sectional areas, made of the same material but with different masses, taking into account air resistance. With the perspective of the fundamental role of scientific modeling in the teaching of Physics, this work provides a methodological approach that promotes conceptual understanding, problem-solving, and knowledge construction. Therefore, the objective of this work is to present, analyze, and compare the theoretical models that attempt to describe this phenomenon, addressing the influence of air drag force (or resistance), whether it is viscous drag or inertial drag. In the first model, the viscous drag force is proportional to the body's falling velocity, while the second model considers the inertial drag force to be proportional to the square of the velocity. The model is constructed using Mario Bunge's scientific modeling as a reference. Subsequently, the developed models are empirically tested; the experiment's analysis is performed using the video analysis program Tracker. The motion of the fall of three square-shaped cardboard plates, with the same area but different thicknesses and masses, was studied, and experimental data on position and falling time were obtained. By comparing the experimental data with the models, it was observed that both the inertial drag model and the viscous drag model effectively explain the behavior of the experimental data, with a slight advantage for the inertial drag model, particularly in the final seconds of the motion.O presente trabalho apresenta a elaboração de dois modelos teóricos da queda de três placas de áreas transversais iguais, do mesmo material, mas de massas diferentes, considerando a resistência do ar. Tendo como perspectiva, o papel fundamental da modelagem cientifica para o ensino de Física, fornecendo uma abordagem metodológica que promove a compreensão conceitual, a resolução de problemas e a construção de conhecimento. Deste modo, trabalho tem como objetivo apresentar, analisar e comparar os modelos teóricos que tentam descrever esse fenômeno, abordando a influência da força de arrasto (ou resistência) do ar, seja arrasto viscoso ou de arrasto inercial. No primeiro modelo, a força de arrasto viscoso é proporcional a velocidade da queda do corpo, enquanto o segundo modelo considera-se a força de arrasto inercial proporcional ao quadrado da velocidade. O modelo é construído usando como referencial a modelagem cientifica de Mario Bunge. Posteriormente, os modelos desenvolvidos são testados empiricamente; a análise do experimento foi realizada por meio do programa de vídeo análise Tracker. Foi estudado o movimento da queda de três placas de papelão de formato quadrado, de mesma área, mas de espessuras e massas diferentes, são obtidos os dados experimentais de posição e tempo de queda. Da confrontação dos dados experimentais com os modelos constatou-se que tanto o modelo de arrasto inercial quanto do modelo de arrasto viscoso explicam bem o comportamento dos dados experimentais, com ligeira vantagem para o modelo de arrasto inercial principalmente nos segundos finais do movimento.Universidade Federal de Mato GrossoBrasilInstituto de Ciências Naturais, Humanas e Sociais (ICNHS) – SinopUFMT CUS - SinopFísica - CUSSantana, Ricardo Robinson Campomaneshttp://lattes.cnpq.br/4005610138735380Santana, Ricardo Robinson Campomaneshttp://lattes.cnpq.br/4005610138735380Pinheiro, Jean Reinildeshttp://lattes.cnpq.br/4791706939726587Botan, Évertonhttp://lattes.cnpq.br/2500224616031473Pereira, Willian Reene Aguero2023-08-02T17:50:09Z2023-06-052023-08-02T17:50:09Z2023-06-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/datasetPEREIRA, Willian Reene Aguero. Modelagem científica: influência da resistência do ar na queda de um corpo plano. 2022. 55f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Licenciatura em Ciências Naturais e Matemática – Habilitação em Física – Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Naturais, Humanas e Sociais, Sinop, 2022.http://bdm.ufmt.br/handle/1/3319porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Monografias da UFMTinstname:Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)instacron:UFMT2023-08-03T07:00:33Zoai:localhost:1/3319Biblioteca Digital de Monografiahttps://bdm.ufmt.br/PUBhttp://200.129.241.122/oai/requestopendoar:2023-08-03T07:00:33falseBiblioteca Digital de Monografiahttps://bdm.ufmt.br/PUBhttp://200.129.241.122/oai/requestbibliotecacentral@ufmt.br||opendoar:2023-08-03T07:00:33Biblioteca Digital de Monografias da UFMT - Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)false |
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This paper presents the development of two theoretical models for the fall of three plates with equal cross-sectional areas, made of the same material but with different masses, taking into account air resistance. With the perspective of the fundamental role of scientific modeling in the teaching of Physics, this work provides a methodological approach that promotes conceptual understanding, problem-solving, and knowledge construction. Therefore, the objective of this work is to present, analyze, and compare the theoretical models that attempt to describe this phenomenon, addressing the influence of air drag force (or resistance), whether it is viscous drag or inertial drag. In the first model, the viscous drag force is proportional to the body's falling velocity, while the second model considers the inertial drag force to be proportional to the square of the velocity. The model is constructed using Mario Bunge's scientific modeling as a reference. Subsequently, the developed models are empirically tested; the experiment's analysis is performed using the video analysis program Tracker. The motion of the fall of three square-shaped cardboard plates, with the same area but different thicknesses and masses, was studied, and experimental data on position and falling time were obtained. By comparing the experimental data with the models, it was observed that both the inertial drag model and the viscous drag model effectively explain the behavior of the experimental data, with a slight advantage for the inertial drag model, particularly in the final seconds of the motion. |
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