trabalho de fisica
16/11/2011 19:12
LIXA
- Objetivo
- O experimento mostra que a força de atrito depende das superfícies dos objetos em contato.
- Pelo princípio da inércia, um objeto em movimento tende a permanecer em movimento a menos que uma força o pare. Imagine um carro se movendo em linha reta com velocidade constante ao longo de uma pista plana. Em determinado instante o motorista deixa de pisar no acelerador do carro e, através do câmbio, "corta" a conexão do motor com as rodas ("ponto morto"). O carro segue livre da força do motor que o impulsionava. Então, pelo princípio da inércia, ele nunca pararia. Mas pára; sem que bata, seja freado ou alguém o empurre. A força que o faz parar vem do atrito do carro com o ar e com o chão. Visto pelo microscópio, as superfícies do pneu e do asfalto são rugosas como a figura abaixo mostra.
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Figura 1
- Entre as superfícies, pequenas "soldas" acontecem nos pontos de contato. Cada "solda" faz surgir uma pequena força contrária ao movimento do objeto (ou quando ele tenta sair do repouso). Aquelas forças microscópicas somadas criam uma força relevante. Esse tipo de força é comum pois as coisas estão sempre em contato umas com as outras. Chamamos essas forças que se opõem ao movimento de forças de atrito, pois sempre fazem com que o objeto tenda a parar. É possível sentir esta força enquanto tentamos pôr um objeto em movimento. Como surge do contato entre as superfícies, essa força vai depender apenas da natureza delas e do peso do objeto (já que quanto maior a força que junta os dois objetos, mais "soldas" acontecerão). É por isso que é mais fácil empurrar um guarda roupa ou uma cômoda sobre um piso encerado do que num cimentado: o piso encerado produz "soldas" mais fracas que o cimentado.
- O experimento consiste em uma caixa de giz puxada por um elástico sobre duas superfícies diferentes: uma folha de papel e uma folha de lixa. As soldas microscópicas surgem do contato entre as rugosidades das superfícies (veja a Figura 1). Logo, é de se esperar que quanto menos falhas e "rugas" a superfície tiver, menos "soldas" acontecerão. Isto quer dizer que quanto mais lisa e uniforme forem as superfícies dos objetos em contato, menos soldas acontecerão. E como a força de atrito nasce dessas soldas microscópicas, chega-se a conclusão que quanto mais lisa for uma superfície, menos atrito aparecerá entre os objetos em contato.
- A superfície do papel é visivelmente mais lisa que a superfície da lixa. Acontecerão muito mais soldas microscópicas da caixa com a folha de lixa do que com a folha de papel. Logo a força de atrito que aparecerá ao puxar a caixa sobre a folha de lixa, será muito maior do que quando estiver sobre a folha de papel. Quando se põe a caixa sobre o papel ou a lixa e puxa-se o elástico preso a ela, ele começa a se distender. Até que na iminência do movimento (quando a caixa estiver quase se movendo), a força de atrito ainda será igual à força aplicada pelo elástico e esta pode ser medida pela distensão do mesmo. E observa-se que o elástico fica muito mais esticado quando a caixa estiver sobre a folha de lixa do que quando estiver sobre a folha de papel. Conclui-se então que a força de atrito será muito maior quando caixa estiver sobre a folha de lixa do quando estiver sobre a folha de papel. Fato que comprova que quanto mais lisa e uniforme forem as superfícies em contato, menos força de atrito surgirá entre elas.
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Se trata de um daqueles estojos para giz que os professores geralmente usam, mas qualquer objeto de forma, peso e textura similar deve servir. |
| Um elástico fino | Os elásticos roliços são os mais sensíveis, mas caso não tenha em mãos, também servirá um chato. Tanto um, como outro podem ser encontrados em lojas de armarinho. |
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Sulfite, almaço, cartolina, dobradura... |
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Recomendamos uma lixa d'água número 180. Caso, não consiga este modelo, dê preferência à folha de lixa mais lisa possível que achar. |
| Uma tachinha | Também conhecida como percevejo. |
Montagem
- Prenda o elástico na caixinha de giz usando a tachinha.
- Prenda a folha de papel sobre uma mesa com a fita adesiva.
- Prenda a folha de lixa sobre a mesa, com a fita adesiva, ao lado da folha de papel.
- Ponha a caixinha de giz sobre a folha de papel presa na mesa.
- Puxe o elástico até a iminência do movimento e observe sua dilatação.
- Ponha a caixinha de giz sobre a folha de lixa e repita o procedimento anterior. Compare os resultados.
Comentários
- Pode haver dificuldade em prender a lixa sobre a mesa. Uma dica é prender apenas a parte de trás da lixa fazendo enroladinhos com a fita adesiva ou usando fita adesiva de dupla face.
- Contexto
- Idéia do experimento
- Tabela do material
- Queda de Moedas
- Objetivo
- Demonstrar que os objetos, quando em queda livre, gastam o mesmo tempo para cair uma mesma altura, independentemente de suas trajetórias. Ou seja: o objeto que cai em curva gasta o mesmo tempo para chegar ao chão que um objeto idêntico solto ao mesmo tempo da mesma altura mas que cai verticalmente.
- É comum de se pensar que o objeto lançado para cima em curva leva mais tempo para voltar ao solo do que se este objeto fosse lançado verticalmente. Esta é uma concepçao incorreta decorrente do fato verdadeiro que a distância total percorrida pelo objeto lançado em curva ser maior que daquele lançado verticalmente. Porém o movimento vertical é determinado pela atração gravitacional, que é tal que puxa os objetos em relação à Terra com a mesma velocidade, indepentemente da trajetória (e até da massa deles).
- A idéia do experimento é fazer um lançamento ao mesmo tempo de dois objetos idênticos só que com duas trajetórias diferentes: uma vertical e outra em curva. Pelo som dos objetos batendo no piso, pode-se deduzir que eles chegaram ao mesmo tempo, indepentemente da trajetória.
Tabela do Material
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| Régua | comum de 30cm |
| Duas moedas idênticas |
Montagem
- Coloque a régua sobre a mesa de forma que metade dela fique para fora.
- Coloque uma moeda sobre a régua do lado de fora e a outra entre a régua e a mesa.
- Bata de fora para dentro de forma que a régua lance uma moeda e deixa que a outra caia em queda livre.
- É preciso treinar algumas vezes para que o lançamento fique sincronizado de forma a demostrar o proposto.
- Contexto
- Idéia do Experimento
- Comentários
Bate e não volta
- Objetivo
- O objetivo deste experimento é ilustrar a energia de interação de um objeto com a Terra, a Energia Potencial Gravitacional.
- O Princípio da Conservação da Energia diz que "a energia pode ser transformada ou transferida, mas nunca criada ou destruída".
- Todos os objetos que possuem massa atraem-se mutuamente. A intensidade da força de atração (gravitacional) varia de acordo com a massa dos objetos. Essa força diminui à medida que a distância entre os objetos aumenta. A força gravitacional é proporcional ao produto das massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.
- Um objeto próximo à superfície terrestre possui energia potencial gravitacional, que é a energia de interação entre a massa do objeto com a massa da Terra. Essa energia está armazenada no sistema Terra-objeto e vai reduzindo-se à medida que a distância Terra-objeto diminui. Ou seja, para efeitos práticos, à medida que o objeto vai perdendo altura. Durante a descida, o objeto transforma essa energia potencial gravitacional em energia cinética, que é a energia de movimento. Sendo que, ao final do movimento de queda do objeto, a energia cinética presente é transformada em energia de deformação do objeto com o solo. Ao longo da trajetória do objeto, há uma pequena perda de energia cinética devido ao atrito do objeto com o ar e, também, há deformação do objeto no choque com o solo, que produz outras formas de energia, como energia térmica e sonora. Mas essas perdas são tão pequenas que podem ser consideradas desprezíveis.
- A quantidade de energia potencial gravitacional é diretamente proporcional ao produto entre a massa do objeto, a aceleração da gravidade local e a altura do objeto em relação à superfície de contato.
- A idéia do experimento é mostrar que quanto maior a altura de queda, ou seja, quanto maior a energia potencial gravitacional no início do movimento de queda de um objeto, maior será a deformação do objeto ao final da queda. Isto porque, a deformação sofrida por um objeto está diretamente relacionada com a energia disponível para isto. Por exemplo, quando derretemos um pedaço de plástico, necessitamos de um certa quantidade de energia para deformá-lo, para isto utilizamos a energia calorífica. Para amassar uma bolinha de massa de modelar, precisamos dispor de energia para amassá-la. Essa energia é transferida do nosso corpo para a bolinha. Agora, quando deixamos uma bolinha de massa de modelar cair, a energia necessária para deformá-la provém da altura de queda da bolinha, ou seja, da energia potencial gravitacional armazenada na bolinha. A quantidade de energia potencial gravitacional que o objeto tinha no início do seu movimento poderá ser avaliada através da deformação do objeto ao colidir com o solo.
- O experimento consiste em utilizar uma bolinha de massa de modelar. Ao iniciar o movimento a bolinha transforma energia potencial gravitacional em energia cinética. À medida que o objeto vai perdendo altura, sua energia potencial gravitacional vai sendo transformada em energia cinética. Assim que o objeto colide com o solo, ele usa a energia cinética para a deformação.
- O que se pode observar é que, quanto mais aumentarmos a altura de queda da bolinha, verificamos que mais deformada ela ficará no final do movimento. Essa deformação deve-se à quantidade de energia potencial gravitacional da bolinha, pois está é função da altura. A elevação da altura de queda do objeto implica em uma maior quantidade de energia potencial gravitacional, que por sua vez, faz com que o objeto adquira mais energia cinética ao final da queda. Pois toda energia potencial gravitacional que o objeto tinha no início do movimento é transformada em energia cinética. Esta maior quantidade de energia cinética implica em uma deformação maior da bolinha ao colidir com o solo.
Tabela do Material
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Montagem
- Pegue um pedaço de massa de modelar e faça uma bolinha.
- Levante-a a uma certa altura e deixe-a cair. Observe a parte da bolinha que deformou ao colidir com o solo.
- Refaça a bolinha.
- Repita o procedimento para diferentes alturas e observe o que acontece com a parte da bolinha que colidiu com o solo, sempre antes refazendo a bolinha.
Comentários
Neste experimento usamos uma massa de modelar encontrada em qualquer papelaria. Como opção, sugerimos uma receita de massa de modelar caseira com os seguintes ingredientes: 2 xícaras (250ml) de farinha de trigo; 1 xícara (125ml) de sal; água para dar consistência de pão à massa (pouco mais do que 1 xícara); 2 colheres de sopa de óleo comestível ou óleo de amêndoas. Modo de Fazer: Aos poucos, misture a água na composição farinha-sal, de modo que fique homogêneo. Após, misture o óleo na composição farinha-sal e amasse para obter a consistência de pão. Esta massa é mais mole e permite uma melhor visualização dos efeitos.
- Contexto
- Idéia do Experimento