Rolando Papel Higiênico
| ObjetivoIlustrar o efeito da rotação de um corpo sobre o seu tempo de queda. Descrição  Deixe cair dois rolos de papel higiênico, um livremente e outro seguro por uma ponta. É claro que o rolo livre chega ao solo primeiro porque a aceleração do rolo preso é menor. O objetivo da experiência é predizer as alturas iniciais que os rolos devem ter para que atinjam o solo simultaneamente. No processo, você terá de usar conceitos de aceleração e momento de inércia.AnáliseVocê sabe que qualquer objeto que cai livremente de uma altura h leva um tempo t1 = (2h/g)1/2 para atingir o solo. Estamos despresando o atrito do ar. Esse será o tempo gasto pelo rolo que cai livremente com a aceleração da gravidade g. O rolo que tem a ponta presa cai com aceleração a menor que g pois sofre uma força para cima, além do peso. O tempo de queda desse rolo será t2 = (2h/a)1/2. Como a < g, temos t2 > t1. Queremos achar duas alturas de queda diferentes que façam t2 = t1, isto é, alturas tais que os rolos chegam ao solo ao mesmo tempo. Igualando os tempos achamos h2/h1 = a/g. Portanto, sabendo o valor de a podemos achar a relação entre as duas alturas iniciais de queda. Para achar a usamos conhecimentos de dinâmica da rotação. A aceleração angular do rolo na queda é A = T/I, onde T é o torque e I é o momento de inércia do rolo em relação a um eixo vertical que passa pelo ponto de apoio (a mão de quem segura a ponta).  O rolo tem massa M, raio r2 e um furo central com raio r1. Você deve demonstrar que o momento de inércia desse rolo é I = M ( 3 r22 - r12) / 2 e que o torque é T = M g r2.Se você não sabe fazer essa demonstração é melhor procurar outro projeto para sua exposição na Feira. A aceleração a do rolo é dada por a = A r2, onde A é a aceleração angular já calculada. As fórmulas acima combinadas dão a expressão da aceleração de queda do rolo que será: a = 2 g r22 / ( 3 r 22 + r12 ). Portanto, com esse valor de a você acha a razão h2 / h1, que diz de que alturas você deve soltar os rolos para cheguem ao solo ao mesmo tempo. Material usadoVários rolos de papel higiênico. Uma trena de costureira de 2 metros (a trena, não a costureira). DicasEis um projeto que mistura um equipamento simples, prosaico e até cômico, com uma física relativamente sofisticada. Você deve salientar esse aspecto em sua apresentação. |
SUGESTÃO 2 -
| Centro de Gravidade e Equilíbrio. |
| ObjetivoIlustrar a relação entre a posição do Centro de Gravidade e o equilíbrio de um corpo. |
| EXPERIÊNCIA 2) Recorte uma forma qualquer em um pedaço de papelão ou compensado e determine o Centro de Massa desse recorte do seguinte modo. Faça três furos perto das bordas e pendure o recorte por cada um deles, sucessivamente. Para cada suspensão, trace uma vertical a partir do furo usando um fio de prumo. Repetindo para os três furos você obtem três retas que se encontram no Centro de Gravidade. Usando um recorte em forma de boomerang você pode mostrar que o Centro de Gravidade, nesse caso, fica fora do recorte. Use um recorte na forma de um mapa do Brasil e ache o Centro de Gravidade do mapa. Localize a cidade mais próxima desse centro. |  |
| EXPERIÊNCIA 3) Compre ou peça emprestado um desses objetos que ficam equilibrados na ponta de uma mesa. A gente vê esse tipo de objeto em lojas de presentes. Pode ser um bonequinho de arame que se equilibra na borda de uma mesa. Se preferir, faça um você mesmo usando arame e bolas de epoxi. |  |
| EXPERIÊNCIA 4) Várias experiências divertidas podem ser feitas ilustrando a posição do Centro de Gravidade no corpo humano. Eis algumas delas. A) Fique de pé bem junto a uma parede, tente levantar os calcanhares e se manter desse jeito. Você vai ver que não consegue. |  |
| B) Encoste o ombro em uma parede, tente levantar a perna mais afastada ese manter nessa posição!. Essa experiência, como a anterior, mostra que o equilíbrio exige um deslocamento do corpo que mantenha a vertical passando pelo centro de gravidade e pela base de apoio do corpo. |  |
| C) Tocar os pés com as mãos sem dobrar os joelhos é fácil para quem está em forma. Mas tente fazer isso com o corpo junto a uma parede... |  |
| D) O Centro de Gravidade das mulheres (em geral) é posicionado diferentemente do Centro de Gravidade dos homens. Basta olhar as anatomias de uma moça e de um rapaz para desconfiar desse fato. A experiência mostrada abaixo ilustra isso. Uma moça pode colocar uma caixa de fósforos no chão, ajoelhar-se com as mãos para trás e derrubar a caixa de fósforos com o nariz sem cair. Rapazes, normalmente, não conseguem fazer isso por terem o Centro de Gravidade mais alto que moças. |
| AnáliseEssas experiências mostram que é possível fazer uma boa apresentação sem utilizar praticamente nenhum equipamento a não ser o próprio corpo e material muito simples. Todas elas se baseiam no fato de que um corpo fica equilibrado quando seu Centro de Gravidade está diretamente abaixo do eixo de rotação, se existir eixo de rotação. Por exemplo, quando uma pessoa toca os pés com as mãos sem dobrar os joelhos, a parte traseira do corpo (conhecida popularmente como bunda) tem de se deslocar para trás. Só dessa forma mantém-se a vertical que passa pelo Centro de Gravidade passando pela base dos pés. Faça um desenho mostrando esse resultado para explicar melhor aos seus espectadores. Na torre de blocos, o primeiro bloco (mais de cima) pode ser movido, teoricamente, de 1/2 comprimento. O conjunto dos dois mais altos pode ser movido de 1/4 de comprimento. O conjunto dos tres superiores pode ser movido de 1/6, e assim por diante. O bloco n pode ser movido de 1/2n do comprimento. |
| MaterialQuase nenhum a não ser o seu corpo e os corpos dos espectadores. O bonequinho equilibrista pode ser encontrado em lojas de presentes mas deve, preferencialmente, ser fabricado de arame e cola epoxi. No processo de fabricação você aprenderá um bocado sobre a questão do equilíbrio. |
| DicasEsse tipo de projeto de Feira de Ciência deve ser organizado na forma de um pequeno show. A participação da audiência é fundamental. Se você é do tipo tímido, com dificuldade de entreter uma platéia, escolha outro tipo de projeto. Se quiser mesmo espantar seu público use uma bicicleta sem os pneus para se equilibrar em uma corda bamba. Para conseguir isso, o ciclista segura uma longa e fina vara flexível com pesos nas extremidades. Entretanto, tenha muito cuidado para evitar acidentes com pessoas da equipe ou do público. |
SUGESTÃO 3
Um peixe de Papel.
| ObjetivoUma experiência que ilustra o efeito da tensão superficial . |
| DescriçãoEssa é uma divertida experiência que demostra o efeito da tensão superficial. Corte uma figura na forma de um peixe com um longo corte e um furo circular (veja ao lado). Coloque o peixe cuidadosamente sobre a superfície da água em uma bacia ou travessa longa. Pingue uma gota de óleo ou detergente no furo central do peixe. Em poucos segundos ele começa a se mover através da água. |  |
| AnáliseA tensão superficial é uma propriedade dos líquidos que causa uma espécie de contração na superfície formando uma fina pele elástica. Para uma explicação mais completa desse interessante efeito veja nossa seção especial sobre a TENSÃO SUPERFICIAL. Faça uma busca em nossa páginas. O óleo ou detergente diminui a tensão superficial da água no furo e se espalha pelo corte longo formando um jato que impulsiona o peixe. Experiências como esta, de tensão superficial, costumam dar trabalho pois dependem muito do material usado. Se começar a dar problemas, tente outra experiência. |
| MaterialUma bacia ou travessa longa. Óleo vegetal ou detergente líquido. Um peixe recortado em papel. |
Dicas
Experimente com óleo comestível ou detergente de cozinha e use o que funcionar melhor.
FONTE: Seara da Ciências , http://www.seara.ufc.br/sugestoes/fisica/sugestoesfisica.htm
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Este post foi indicado por: Stephanie Melo
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