mentes brilhantes brinquedos cientĂficos inteligentes
mentes brilhantes brinquedos científicos inteligentes Desenvolvido por: Mentes Brilhantes - Brinquedos Inteligentes LTDA Edição de texto: Thiago Farias e Vilmar Minella Junior Revisão: Djali Avelino Valois e Luciana Schmidt Projeto Gráfico: Emily Biasi Julho de 2011
Índice: Para ter em mente
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Introdução à fenomenologia que será explorada
Primeiramente Problematização inicial
3 Ativamente
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Propostas de atividades de exploração
Inquietamente Textos de apoio pedagógico
25 Cientificamente
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Terminologia principal
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Para ter em mente Este brinquedo proporciona – de forma divertida e desafiadora – um contato inicial com o estudo sobre movimentos, transformações da energia mecânica e colisões. As possibilidades de pistas diferentes são enormes, é só dar asas a sua imaginação e criar diferentes modelos. O estudante irá encaixar e vivenciar conceitos de cinemática e dinâmica na sua brincadeira, sendo que tais formas irão gerar ricos e instigantes desafios. Principais termos a serem usados: • • • • •
Energia Mecânica Energia Potencial Gravitacional Energia Cinética Velocidade Aceleração
• • • •
Gravidade Queda livre Colisões Quantidade de Movimento
Primeiramente A transformação da energia mecânica mostra-se em objetos que possuem uma variação da massa, mudança na altura em relação a um dado referencial (o chão da sala de aula, por exemplo) ou variação na velocidade do corpo. No caso do brinquedo, quase todos os fenômenos que podem ser observados envolvem reduzir a altura para obter mais velocidade, ou seja, transformar energia potencial gravitacional em energia cinética, que são duas manifestações de energia mecânica. É importante ressaltar esse fenômeno logo no primeiro contato com o brinquedo. O que será que tem aqui dentro?
Olá garotada! Hoje, iremos utilizar estas caixas grandes.
mentes brilhantes brinquedos científicos inteligentes Acho que são peças para nos divertirmos com alguma coisa da ciência...
Legal! Acertou na mosca. Deem uma olhada no formato das peças.
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Que bacana! Tem curvas, retas e... retas encurvadas também. Elas parecem calhas e estão cheias de furos.
Parece que podemos transformá-las em uma pista. Isto, podemos construir diversas pistas diferentes e, quem sabe, até uma montanha russa.
Montanha de onde? Vai dizer que você nunca foi em uma montanha russa? Há! Naquelas em que os carrinhos sobem e descem bem rápido! Claro que já fui... como ia me esquecer daquele “frio” na barriga.
mentes brilhantes Isso mesmo. Iremos conversar sobre esse carrinho. Como será que ele consegue subir nas “montanhas” ou completar o looping?
brinquedos científicos inteligentes É fácil! Ele tem uma velocidade muito grande.
Muito bem, mas como ele consegue essa velocidade?
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O carrinho tem um motor elétrico potente. Eu já andei várias vezes e nunca vi um motor grudado nele.
Realmente, o carrinho não tem motor. Mas é feito um impulso para ele iniciar o movimento e subir para o cume do brinquedo.
Impulso? O que é isso?
É como um empurrão, não é?
Nossa! Precisa ter alguém muito forte para dar este empurrão.
Não tem ninguém empurrando, né. É uma máquina que empurra.
mentes brilhantes brinquedos científicos inteligentes Há! Então o motor está na pista?
É isso aí. Ele serve para o carrinho subir até o ponto de largada.
Mas ele não para na metade do caminho, é possível dar algumas voltas até parar.
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Eu também nunca vi freio naquele negócio. E não tem mesmo. Não do jeito como estamos acostumados, com um pedal para acionar, como nos automóveis.
Agora fiquei confusa. Nada mantém a velocidade dele e nada faz ele parar. Calma galera. Existe sim algo que mantém a velocidade do carrinho e também algo que faça ele parar. Claro que existe, eu vejo isto acontecer. Mas o que faz estas coisas?
É a conservação da energia mecânica.
Vamos montar uma pista e usar as bolinhas que temos na caixa, que farão o papel dos carrinhos.
Aí conseguiremos entender como eles param sem precisar usar freios.
mentes brilhantes brinquedos científicos inteligentes Eu quero fazer uma com bastante curvas e bem alta.
Bem, lá vamos nós, apertem os cintos e soltem seus carrinhos!
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Ativamente Proposta de atividades de exploração dos fenômenos naturais, apropriação de linguagem, fixação e reforço, por meio de diálogo do mediador com os estudantes.
1. Onde acontece a colisão? Objetivo: Identificar e introduzir os significados de termos importantes da cinemática.
Vocabulário:
• • • •
Deslocamento Intervalo de tempo Velocidade Aceleração
?
Quais modelos posso usar? -Big Wheel Effects: Todos os 7 modelos. -Mechanical Clock: 1, 2, 3 e 7.
O que fazer? A estrutura de montagem é básica,
podendo ser feita sem manual (mas esse efeito pode ser verificado em diversos modelos), pois exige apenas que um mesmo eixo móvel contenha duas rodas diferentes. Aponte o tamanho de cada engrenagem e caracterize raio e diâmetro, e faça comparações. Primeiramente, vale à pena questionar o estudante se a roda maior vai girar mais rápido ou se a menor irá. Pode ocorrer de alguém dizer que ambas irão girar igualmente. Após eles perceberem que há igualdade, aponte aos estudantes que a
quantidade de voltas que o componente completa por unidade de tempo (segundo, minutos etc.) é a mesma; deixe claro que isso é chamado de frequência.
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O que pode dar errado? Não perceberem a frequência das engrenagens. Alinhe os furos das engrenagens para auxiliar a visualização, lem-
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brando que frequência é a quantidade de voltas por unidade de tempo.
O que acontece? Considerando que o eixo é rígido, não seria possível que partes dele pudessem girar com frequências diferentes. Sendo assim, o que o eixo transmite para qualquer engrenagem associada é
a sua frequência e a sua velocidade angular. Desse modo, qualquer conjunto de engrenagens ou polias que estão em um mesmo eixo compartilha a mesma frequência angular.
2. Quem é mais rápido? Objetivo: Notar que quando há a associação de rodas dentadas de diâmetros diferentes, que não estão no mesmo eixo, há diferença no número de voltas e na frequência.
Vocabulário:
• frequência • raio/diâmetro
?
Quais modelos posso usar? Ball track: não é utilizado um modelo específico para essa atividade.
O que fazer? Para uma discussão de cinemática,
deve-se ressaltar e relacionar as variáveis velocidade, aceleração, tempo e deslocamento. A atividade pode ser feita de modo qualitativo ou quantitativo, depende dos objetivos do educador. Para um trabalho quantitativo, use uma pista longa que inicie com uma rampa (recomendamos 1 ou 2 trechos
de rampa) e peça para que se marque o tempo para uma bola se deslocar por 6 (seis) trechos horizontais desta pista (para auxiliar, utilize uma peça marcadora, no início do trecho horizontal); o tempo pode ser verificado através de cronômetros, relógios ou com a ajuda de celulares.
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Repita o processo para 4 (quatro) trechos; anote os resultados. Por fim, repita a atividade para somente dois trechos. Espera-se que os estudantes encontrem um padrão nos tempos, como: a cada dois trechos (cerca de 60 cm) há um aumento de “x” segundos. Em testes, marcamos – a partir de uma rampa – cerca de 1 segundo a cada dois trechos e, com duas rampas, cerca de 7 décimos de segundos. Esta é uma boa maneira de introduzir a noção de velocidade: a cada segundo (primeiro caso) a bola percorre 60 cm na horizontal, isto é, a velocidade da bola é 60 centímetros por segundo (60 cm/s); no outro caso a velocidade é 85 cm/s. Não é preciso tanta preocupação se esses valores se encaixam na teoria, o importante é entender o que significa velocidade (variação da distância) e “centímetros por segundo”. Contudo, essa velocidade medida e calculada é a velocidade média para o percurso, já que a bola é freada aos poucos. Para discutir qualitativamente sobre
velocidade, é interessante propor um desafio aos estudantes: elaborar uma maneira de comparar a velocidade de duas bolas usando uma pista. O importante é levantar a discussão sobre quais variáveis se deve observar para determinar a velocidade da bola. Muito provavelmente, logo de início, irão comentar que quanto menos tempo levar, mais veloz a bola será. Promova os testes para que possam confirmar ou refutar suas hipóteses e propostas. Vale lembrar que para provocar velocidades diferentes, as bolas devem ser lançadas de alturas diferentes ou impulsionadas com as mãos de modo diferente. É provável que algum estudante reconheça que quanto mais velocidade, mais “longe” a bola vai. É imprescindível que os estudantes percebam a necessidade de relacionarmos a distância e o tempo juntos para determinar a velocidade. Sugestione a construção de pistas que contenham um trecho na horizontal e duas elevações iguais e opostas como na figura abaixo:
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Proponha que dois estudantes, cada um munido de uma bola (iguais), soltem do ponto mais alto, um de cada lado. Peça que eles apontem qual foi o ponto da colisão entre as bolas. Se houve sincronia, a colisão ocorrerá na metade da pista. Repita o procedimen-
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to. Peça que somente um dos estudantes solte a bola aplicando um impulso inicial (empurrá-la), enquanto que o outro apenas largue a bola. Tente explorar a mudança de variáveis, questione, por exemplo: elas não deveriam se
chocar exatamente na metade do caminho? Por que se encontram em locais diferentes a cada tentativa? Provavelmente alguém irá dizer que a velocidade de partida das bolas são diferentes. Assim será possível extrapolar que
para determinar a velocidade é preciso do tempo e da distância percorrida. A partir dessa atividade é possível definir que velocidade é a distância percorrida por um intervalo de tempo.
O que pode dar errado? As medidas de tempo podem oscilar muito entre os grupos. Portanto, peça que repitam, ao menos três vezes, o intervalo de tempo de cada deslocamento para que possam encontrar um valor médio. O tempo de reação dos estudantes pode variar muito, portanto, acrescente trechos de pista. As bolas podem estar parando rapidamente (diminuindo sua velocidade), use bolas com mais massa, por exem-
plo: preencha totalmente a bola transparente com outra bola ou com grãos. Verifique se o trecho horizontal da pista não ficou com alguma inclinação. Isto poderá fazer com a bola derrape e modifique a marcação do tempo. O estudante pode encontrar dificuldade para, sozinho, soltar a bola e fazer a marcação do tempo. Recomenda-se que esta atividade seja realizada em duplas.
O que acontece? As bolinhas foram soltas (velocidade inicial igual a zero) ou tiveram um impulso inicial (velocidade inicial diferente de zero) e percorreram uma determinada distância pela pista. Se marcarmos o tempo em que cada bola demorou para percorrer este caminho, poderemos determinar a velocidade delas. É importante mostrar aos estudantes que quando eles começaram a marcar o tempo, no momento em que a bola passou pela posição pré- estabelecida, o marco inicial representa a posição zero, ou seja, é o ponto de partida para analisar o movimento da bola. Naquele instante o cronômetro foi acionado, e a bola já possuía uma velocidade. O encontro de móveis é uma importante discussão no estudo dos movimentos. Ele acontecerá em algum mo-
mento do percurso dos dois objetos, e terá percorrido uma distância maior aquela que for mais rápida, que tiver a velocidade maior em relação a outra. Ao soltar a bolinha de uma rampa, os estudantes irão perceber que ela aumenta sua velocidade a medida que o tempo passa. Esta mudança de velocidade ao longo do tempo caracteriza a aceleração no movimento da bolinha (verificar atividade 2). Se a pista for grande o suficiente para que se observe a diminuição da velocidade, tanto quanto ela percorra o trecho da horizontal, ficará caracterizada a aceleração decrescente da bolinha. Os conceitos discutidos nesta atividade, são de grande importância, para caracterizar o fenômeno da conservação da energia mecânica.
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3. Acelera! Objetivo: Relacionar a descida na rampa à aceleração das bolas.
Vocabulário:
• Movimento acelerado • Velocidade • Gravidade (aceleração gravitacional)
?
Quais modelos posso usar? Ball track: todos os modelos.
O que fazer? Para que as bolas corram pela pista é preciso que elas adquiram velocidade e, para essa finalidade, o brinquedo permite usar as rampas ou inclinar os trechos de pista reta. Assim, poderão identificar que a velocidade final será maior quanto maior for a distância percorrida em declive ou se a bola permanecer mais tempo em descida. Para esta atividade recomenda-se uso das rampas ou de pistas retas cuja inclinação seja fixa. A distância percorrida pode ser aumentada ao acrescentar rampas ou, se a montagem permitir, acrescentar trechos de pistas retas, desde que mantenham a inclinação inicial. Em um primeiro momento, pro-
pomos que não seja utilizado ângulos diferentes de inclinação a cada teste (veja a atividade 3) e / ou misturar esses dois tipos de estruturas de declive. É necessário ressaltar a variação da velocidade ao passar por um trecho de rampa ou seja, comparar a velocidade antes e depois para um certo intervalo de tempo. Enfatize que a variação da velocidade da bola ao longo do tempo é chamada de aceleração. Peça para que os estudantes aumentem a quantidade de peças de declive, isso tem como meta aumentar o intervalo de tempo em descida, já que a bolinha irá se deslocar mais; teremos, assim, a possibilidade de notar uma velocidade final cada vez maior.
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Vale a pena fazer perguntas que busquem instigá-los sobre a origem dessa aceleração e sobre as características que ela possui antes de partir para a próxima atividade, por exemplo: qual é a origem da aceleração? Por que só aumenta a velocidade quando a bola
desce (cai) e não quando está se deslocando na horizontal? Para a bola se deslocar “sozinha” que diferença deve haver entre o ponto de largada e o ponto de chegada? Por que a bola para aos poucos?
O que pode dar errado? Ao mudar o ângulo de inclinação das pistas, estamos adicionando outra variável. Verifique se a altura dos suportes
da pista não estão mudando entre um teste e outro.
O que acontece? Existem duas maneiras bem próximas mas igualmente corretas para analisarmos esse fenômeno. Uma delas é através do impulso e da variação de quantidade de movimento e a outra é através das noções de aceleração e variação de velocidade. A interação entre a massa da bola e a da Terra promove uma aceleração na bola em direção ao centro terrestre (aproximadamente). Desde que a força peso seja maior que possíveis forças contrárias, a bola irá “descer” de for-
ma acelerada. Na atividade, fica evidente que a aceleração sobre a bola provoca uma variação da velocidade enquanto a bola está descendo pelas estruturas da pista. Diante disso, quanto maior o intervalo de tempo em que a bola estiver sendo acelerada, maior será a variação da velocidade: diferença entre a velocidade inicial e a final. Portanto, aumentar o trecho de declive significa que haverá uma velocidade final maior do que na situação anterior.
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4. Freia!
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Objetivo: Relacionar a subida de uma rampa à desaceleração da bola.
Vocabulário:
• Variação da velocidade • Movimento retardado • Sentido da aceleração e da velocidade • Combinação de movimento
?
Quais modelos posso usar? Ball track: “Experimento”: 10 “Desafios”: 1, 2, 3, 4, 7 e 10.
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O que fazer? Após discutir a atividade anterior, vale ressaltar para qual sentido (lado) a aceleração está atuando e como isso interfere na variação da velocidade. Na situação anterior, a aceleração aumentava a velocidade ao longo do tempo, agora queremos enfatizar o oposto: o retardamento do movimento, ou seja, a redução da velocidade ao longo do tempo. Para tanto, é preciso usar uma pista que tenha trechos de subidas após, evidentemente, trechos de descida, uma vez que assim será possível notar a aceleração e o retardamento do movimento. Permite-se, desse modo, a discussão de como a aceleração da gravidade age verticalmente para baixo. Antes de pedir para que sejam feitos testes, é interessante extrair as previ-
sões dos estudantes sobre o que ocorrerá com o movimento da bola ao descer ou subir as rampas. Depois de se fazer os testes, é importante confrontar as previsões com os resultados e enfatizar a variação da velocidade em cada caso. É importante relembrar que na descida há um aumento da velocidade, devido à gravidade. Já no caso de subida, evidenciamos que a gravidade também está agindo mas há uma diminuição da velocidade. Para auxiliar o entendimento dessa aparente “contradição”, cabe primeiro perguntar sobre o sentido da velocidade da bola ao descer e ao subir. A gravidade está sempre puxando a bola para baixo, em direção à Terra, mas se ela realizar o movimento de subida (deslocamento vertical para cima) irá retardar o movimento.
O que pode dar errado?
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Ser construído um modelo de pista em que a posição inicial da bola não possua uma inclinação / altura suficiente, para
que ela desça a rampa assim que for largada e adquira velocidade suficiente para deslocar-se pelas rampas.
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O que acontece?
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Em ambos os casos o deslocamento ao longo da pista é uma combinação do movimento horizontal e do vertical. No primeiro caso a bola vai pra “frente” e para baixo, e no segundo para “frente” e para cima. Portanto, a velocidade aumenta na descida porque a bola
possui deslocamento vertical – ao longo do tempo – de mesmo sentido que a aceleração da gravidade: para baixo. Na subida, a velocidade diminui porque o sentido da gravidade é oposto. O movimento é acelerado ao descer mas, ao subir, é retardado.
Desta maneira, é importante frisar aos estudantes que a aceleração da gravidade pode acelerar ou frear os corpos. Se a bolinha estiver descendo a rampa, aumentará sua velocidade, já que ela possui o mesmo sentido da aceleração da gravidade. Quando a bolinha estiver subindo a rampa, diminuirá sua velocidade, já que ela possui sentido contrário ao da aceleração da gravidade, provocando a freada da bolinha. Qualquer corpo na Terra, que se desloque para cima, terá sua velocidade vertical reduzida, até que ele pare de subir (velocidade vertical nula) e passe
a retornar. Esse retorno será um movimento acelerado, pois nesse trecho do movimento a velocidade e a aceleração têm o mesmo sentido. A aceleração da gravidade aponta para o centro da Terra, mas a aceleração de corpos na superfície terrestre, aponta para um ponto próximo ao centro da Terra, já que é preciso que levemos em conta à rotação do planeta. A intensidade desta aceleração é praticamente a mesma (sem sofrer alterações significativa) quando o objeto estiver próximo da superfície terrestre.
5. Queda livre! Objetivo: Relacionar a inclinação da rampa à mudança na aceleração.
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Vocabulário:
Quais modelos posso usar? Ball track: “Experimento” 2 e 3. É recomendada uma nova estrutura.
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• Queda livre • Aceleração gravitacional • Ângulo de inclinação
O que fazer? Recomendamos o uso de modelos com pistas retas para poder analisar o efeito. O ideal é a construção da pista com uma reta, contendo 3 ou 4 trechos retos (aqueles que possuem 6 furos);
semelhante aos experimentos 2 e 3. Use duas hastes longas e uma base e depois conecte no trecho inicial da pista, utilizando os furos mais altos das hastes. Lembre que você possui dois modelos
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de hastes, com 2 ou 4 furos. Com isso, podemos mudar a inclinação da pista conectando mais trechos de retas ou
retirando-os, e outra opção é mudar a altura inicial da pista, variando a posição de encaixe na haste.
6. Olha a curva! Objetivo: Discutir sobre inércia e suas implicações nos trechos de pista do brinquedo.
Vocabulário: • • • •
Massa Velocidade Inércia Aceleração centrípeta
?
Quais modelos posso usar? Ball track: “Experimentos” 4, 5, 6, 8 e 10. É recomendada uma nova estrutura.
O que fazer? Monte, por exemplo, o modelo de número 4 . Coloque uma bolinha no início da pista, você irá perceber que ela descerá a rampa e chegará no final, contornando inclusive a curva. Mas quando você coloca na pista o conjunto das três bolinhas azuis (carrilhão), provavelmente ela iniciará um movimento e imediatamente irá parar, devido as articulações, que são flexíveis e dissipam a energia cinética.
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Modifique a altura inicial da pista,
trocando a haste de dois furos por outra que contenha quatro. Assim, você proporcionará aos estudantes a exploração do efeito da inclinação da pista – como na atividade anterior –, mas agora adicionarão uma curva e farão testes com diferentes bolinhas com massas diferentes. Peça para que eles experimentem utilizar os quatro tipos de bolas existentes no kit, com o início da rampa posicionada no terceiro furo de baixo para cima e apenas largando a bola sobre a pista. Eles verificarão que todas conseguem completar o trajeto. No entanto, quando o procedimento for refeito para o quarto furo for refeito,
será verificado que somente a menor bolinha (aquela azul escura e com menos massa) consegue percorrer todo o trajeto. As demais, incluindo o carrilhão, irão passar reto pela curva, em outras palavras, sair pela tangente da curva. Solicite que invertam a posição da curva, se o primeiro modelo foi montado para a esquerda, agora faça curva para a direita. Eles verificarão que não importa para qual lado a bolinha precisa se deslocar, necessariamente, irá encontrar os resultados de forma análoga ao primeiro. Mas perceba que a bola precisa estar com a mesma velocidade nestas condições.
O que pode dar errado? O estudante, ao invés de largar a bolinha com velocidade inicial nula, aplicar um impulso inicial nela. Assim, pode acontecer, mesmo com a largada na altura do terceiro furo, que alguma bolinha passe reto pela curva.
Certifique-se de fazer testes com bolinhas diferentes só com a mesma altura de saída. Se alterar a altura, refaça os testes para comparar o comportamento de cada bolinha.
O que acontece?
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A bolinha não realizou a curva, ela saiu pela tangente! Percorreu o caminho em linha reta, mesmo quando chegou na curva. Peça para que os estudantes apontem o local de saída da bola e verifique o caminho que ela percorre. Irão perceber que a trajetória dela é praticamente uma reta, com pequenos desvios devido ao salto dado ao passar da pista para o solo e das possíveis imperfeições deste. Mas por que a bola não consegue fazer a curva? A causa se encontra na inércia da bola. Lembramos que a inér-
cia é a tendência de manter o estado de movimento em que a bolinha se encontra (parada ou em movimento). Quando ela está parada, velocidade nula, mantém-se parada a menos que uma força externa atue sobre ela. No caso de uma bola colocada parada sobre a largada, a gravidade fará o papel de puxá-la. Quando ela está em movimento em uma pista horizontal, mantém sua velocidade e direção, a menos que outra força atue sobre ela, neste caso o atrito com o solo irá freá-la.
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Quanto maior for a massa de um corpo, tanto maior, será a inércia dele. Em uma exemplificação simples, conseguimos verificar que é mais fácil darmos movimento (empurrarmos) um automóvel do que um caminhão. Da mesma forma, quando temos os dois veículos se deslocando, é mais difícil modificarmos (pararmos ou mudar a trajetória) do caminhão que do carro. As bolas sofrerão o mesmo efeito ao longo do seu percurso, pois quanto maior a massa da bola mais difícil será para modificar seu estado de movimento. É importante mostrar aos estudantes que as bolinhas executam uma composição de dois movimentos: a translação e a rotação. Lembramos que, transladar é modificar a posição ao longo do tempo (mudar de um lugar para o outro) e rotacionar é girar ao longo do próprio eixo. Na atividade de número sete, iremos caracterizar a transformação de energia cinética de translação em rotação.
7.
Vale a pena ressaltar que, para uma curva, temos sempre presente a aceleração centrípeta. Ela aponta para o centro da curvatura da trajetória, em direção ao raio da curva, estando sempre perpendicular a velocidade do objeto. A força centrípeta, sendo ela, a força que mantém o carro ou a bolinha na pista durante a curva, modifica apenas a direção de movimento do corpo, a direção da velocidade. O carro (ou a bolinha) só conseguirá fazer a curva quando a força de atrito dos pneus do carro com a pista for maior do que a força centrípeta necessária para manter o veículo na pista. Se conseguíssemos variar o raio da curva, aumentando-o, as bolinhas teriam maior chance de fazer a curva, pois quanto maior o raio de uma curva, menor será a força centrípeta necessária. Note que, por segurança, toda vez que se faz uma curva deve-se reduzir a velocidade do veículo.
Trocando de sobrenome Objetivo: Relacionar altura, velocidade e peso à transformação da energia potencial gravitacional em energia cinética devido ao trabalho realizado pela força peso.
Vocabulário:
mentes brilhantes? • • • • • •
Altura Velocidade Energia Potencial Gravitacional Energia Cinética Trabalho Peso
Quais modelos posso usar? Ball track: “Experimento” 3 ao 10 e todos os desafios.
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O que fazer?
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Monte um modelo de pista que possua diferentes níveis de altura em relação ao chão, o desafio de número 5 poderá oferecer uma boa discussão. Solte uma bolinha do topo da pista e
peça aos estudantes que verifiquem o comportamento dela durante o percurso. Provavelmente irão constatar que a bolinha aumenta sua velocidade a medida que se desloca (e desce).
Utilizando o mesmo modelo aumente o número de retas na parte final da pista, com a finalidade de verificar o local em que a bola irá parar. Largue novamente a bola e peça para que apontem onde ela para seu movimento, é importante ter um espaço grande, já que ela poderá percorrer aproximadamente 10 metros. Em seguida, diminua a inclinação da pista, modificando a posição em todas as hastes para dois furos abaixo. Os estudantes soltarão a bolinha e verificarão que ela ganhará menos velocidade, em relação a situação anterior, apresentando diferença em sua posi-
ção final. Agora é o momento de modificar a massa da bolinha, permita que os estudantes utilizem a de menor massa, o carrilhão ou preencha todo o interior da transparente com grãos de feijão, por exemplo. Sugestione que seja construída uma pista em que o terceiro ponto de apoio (haste) esteja acima do anterior. Quando a bolinha for solta e percorrer o caminho, seguramente, não conseguirá ultrapassar tal elevação, ficará então “presa” e oscilando entre os dois pontos de elevação.
O que pode dar errado? Em determinadas pistas alguma bolinha pode não conseguir completar o
percurso devido sua pequena inércia.
O que acontece? O estudante juntou a bolinha do chão e levantou-a até a altura máxima da pista, segurando-a junto a mesma. Esta diferença de altura (chão / topo da pista) caracteriza que estamos armazenando Energia Potencial Gravitacional na bolinha. Isto acontece porque ao erguermos a bola, estamos realizando um trabalho contra a força peso. Sabemos que o trabalho mecânico é a variação da Energia Cinética, que está relacionada com a velocidade do corpo. Logo, quando soltamos a bola, ela descerá a rampa transformando a energia potencial gravitacional em cinética, ou seja, o corpo perderá altura (ficará cada vez mais próximo do solo) e em compensação ganhará velocidade. O agente deste trabalho é a força peso. Obviamente, existem perdas de energia pelo caminho devido ao atrito, manisfestando-se principalmente nas formas calor e som. A energia mecânica é a energia de
movimento, tendo ela a capacidade de realizar trabalho. Ao somarmos a energia potencial com a cinética, temos a energia mecânica total do sistema em análise. Quando não existe forças dissipativas (atrito) no sistema analisado, a energia mecânica total se conserva, assim, conseguimos transformar integralmente a energia potencial gravitacional em energia cinética e vice-versa. Uma boa discussão sobre transformação da energia é utilizar o modelo de pista da atividade de número nove (do manual em inglês). Solte a bolinha do topo da pista e pergunte aos estudantes até aonde ela chegará. Enquanto ela estiver em movimento mostre a eles que existe a troca da energia potencial gravitacional pela cinética, assim como a troca de energia cinética por som e calor devido ao atrito. Enfatize também a importância do atrito para que ela diminua de altura quando percorre um ciclo.
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8.
Rolou ou deslizou? Objetivo: Caracterizar a “perda” de energia cinética de translação em rotação.
Vocabulário:
• • • •
Energia mecânica Energia cinética translacional Energia cinética rotacional Impulso
?
Quais modelos posso usar? Ball track: Um trecho reto de pista, com pelo menos 6 retas amarelas encaixadas
O que fazer? Coloque a estrutura montada na horizontal, sobre o chão da sala, por exemplo. Mostre para os estudantes que ao soltar a bola sobre a pista ela irá rolar. Mas será que conseguimos fazer com que ela deslize sobre a pista? Proponha isto como um desafio. Para tanto, peça a dois estudantes que montem um “taco” – encaixe o pino de uma haste verde que contém quatro furos, em uma peça vermelha que contém três, formando a letra “T”. Posicione um estudante em cada lado da pista e os desafie para que façam a bola rolar e deslizar ao longo do percurso efetuando uma única batida na bola.
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Quando o taco bater nela, o efeito a ser observado é o deslizamento no início do movimento e, no percurso restante, ela rolará até encontrar o taco do colega, que irá efetuar outro golpe sobre a bolinha. A brincadeira também pode ser proposta utilizando a lateral de uma das mãos , ela fará o papel do taco. Em que local da bola é preciso bater para que o efeito de deslizamento e rolamento sejam observados durante o mesmo trajeto?
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O que pode dar errado? A bolinha saltar fora da pista. O estudante não conseguir golpear a bola de forma a ocasionar o efeito esperado. Peça para que repita. Pode
ser necessária algumas tentativas para conseguir o que foi proposto. Caso não consigam notar visualmente, atente para o barulho de arrasto.
O que acontece? Quando você bate nas proximidades da região central da bola (esfera), o taco ou sua mão, está transferindo uma quantidade de energia para a bola em um instante de tempo bem pequeno. Observe que o taco encosta na bola e ela já dispara! Este impulso, que podemos definir como a quantidade de força aplicada na bola em um intervalo de tempo, é o responsável pela velocidade inicial dela. Podemos analisar o fenômeno através do atrito entre a bola e a pista. Quando ela está somente transladando, durante o deslizamento, temos em “ação” o atrito cinético, que é a força que causa oposição ao deslizamento. Se a bola não patinar, e tiver como movimento somente o rolamento, ela estará sob o efeito do atrito estático,
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que acontece somente no ponto de contato da bola com a pista, e promove o giro sem freá-la. A transformação de Energia Mecânica pode ser evidenciada quando observamos a bola transladar e, em determinado momento, ela começar a girar. Ao entrar em rotação, a bola transformará parte da energia cinética de translação para a forma de energia cinética rotacional, onde perderá velocidade de translação. É bom enfatizar que neste momento ela possui as duas formas de energia, de translação e rotação, já que ela gira e se desloca em linha reta. Logo, podemos dizer que estamos transformando parte do movimento inicial da bola, que ocorre durante o deslizamento, em movimento angular.
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Rampando o muro
brinquedos científicos inteligentes Objetivo: Perceber que o choque da bola com uma parede “da pista” dissipa a energia cinética da bola.
Vocabulário:
• Conservação da Energia Mecânica • Variação da velocidade
?
Quais modelos posso usar? Ball track: “Experimento”: 12 e “Desafios”: 7, 8, 9, 10, 11 e 12.
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O que fazer? Faça uma pista que possua uma inclinação ou altura inicial grande, monte um trecho reto fixando-o a uma curva e encaixe uma proteção lateral nela. Peça para que os estudantes larguem a bolinha e verifiquem o movimento. Observa-se que o choque da bola com a proteção irá diminuir a velocidade dela e poderá até mesmo pará-la. Incentive os estudantes para expe-
rimentarem bolas com massas diferentes. É importante que modifique a inclinação da reta (aumentem e diminuam) para verificarem a existência ou não dos choques da bola com a parede de proteção. Lembre que a “parede” deve ter absorvido energia mecânica da bola, já que esta perdeu velocidade na colisão.
O que pode dar errado? A bola realizar a curva sem tocar na parede de proteção. Modifique a incli-
nação da reta ou aumente o desnível entre a curva e o ponto de largada.
O que acontece? Na atividade de número cinco, verificamos o comportamento da bola ao efetuar uma curva. Mas o que podemos observar quando ela encontra um obstáculo pela frente? Neste caso, o esperado é que seja possível a observação da bola “raspando” a parede. Este encontro, faz com que a bola varie sua velocidade (diminuindo), perdendo energia cinética. É importante frisar aos estudantes a transformação da energia mecânica que acontece ao longo do percurso da bola. Ela é solta (velocidade inicial nula) do pico máximo da pista, neste instante a energia potencial gravitacional pos-
sui seu valor máximo, pois depende da altura. Assim que ela começa a descer a rampa, a transformação torna-se evidente, já que a altura em relação ao solo diminui e verificamos o aumento da velocidade. Ao entrar na curva ela possui velocidade máxima e ao tocar na proteção lateral irá diminuir consideravelmente a velocidade, dissipando (perdendo) parte dessa energia, sendo percebido, principalmente, na emissão de som. Note que como o muro de proteção está preso à pista, há dissipação da energia mecânica para todo o brinquedo, que não se move porque o atrito com o chão impede o deslocamento.
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10.
Bate-bola Objetivo: Definir quantidade de movimento e observar sua conservação durante a colisão.
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Vocabulário:
• Colisões • Quantidade de movimento • Variação da velocidade
?
Quais modelos posso usar? Ball track: não é utilizado um modelo específico para essa atividade.
O que fazer? A construção é bem simples! Em nossos testes utilizamos seis hastes de quatro furos, sendo, duas em cada extremidade e duas sustentando o centro da pista. Ela pode conter 6 trechos de reta amarela. É preciso que tenhamos uma inclinação para cada lado e, por isso, a pista deverá ser engatada no segundo furo das hastes do meio. Peça para dois estudantes posicionarem-se nas extremidades da pista. Entregue para cada um deles uma bola transparente. Explique que deverão largá-las simultaneamente, observando onde ocorrerá o choque e o que acontecerá depois delas se encontrarem. Repita a atividade para as bolas azuis de mesma massa. Agora, brinque com massas diferentes, um estudante solta
uma bola com mais massa e outro com menos. Lembre-os de verificar o ponto de encontro e o que ocorre com cada bola após o choque. Os estudantes poderão construir pistas maiores e mais inclinadas, o importante é garantir a simetria a partir da haste central. Sugira que seja construída uma pista reta, sem inclinações e na horizontal. Indique aos estudantes que eles posicionem uma bola no centro da pista. Em uma das extremidades dela, o estudante deverá lançar (rolar) uma bola de mesma massa que a anterior. Que características de movimento cada uma delas passou a ter depois do choque? Peça para que repitam a atividade utilizando bolas com massas diferentes.
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O que pode dar errado? Um estudante soltar a bola antes que o outro, fará com que as bolas adquiram diferentes velocidades. Combine com eles uma forma de largada, uma
contagem regressiva pode ser utilizada. O estudante aplicar uma força na bola e não simplesmente soltá-la, isto modificará o resultado.
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O que acontece? Quando tivermos solto duas bolas de massas iguais (as transparentes, por exemplo) elas se encontrarão na metade do percurso (no meio da pista). O choque frontal entre elas é caracterizado como sendo uma colisão elástica, em que, existe a conservação da quantidade de movimento e a conservação da energia mecânica, isto em condições ideais. Porém, há dissipações como a emissão de som e de calor devido ao atrito. Se as bolas colidissem e parassem, não haveria conservação da energia mecânica, portanto precisa haver movimento após a colisão. Como elas possuem massas iguais e ao longo do percurso mantiveram a mesma velocidade, ao se chocarem irão modificar o sentido desta velocidade e irão rolar pela pista em sentido oposto ao do movimento inicial, com velocidades iguais e percorrendo a mesma distância. Assim, a energia mecânica e a quantidade de movimento estariam se conservando. Ao colocarmos duas bolas de massas diferentes para colidirem, por exemplo, a transparente e a azul (menor bola do kit), iremos observar que elas se encontraram mais próximas do ponto de partida da bolinha azul. Isto indica que no momento do encontro a velocidade da bola transparente é maior; isso
ocorre pela resistência do ar, por exemplo. Como a quantidade de movimento se conserva no instante da colisão e ela é o produto da massa pela velocidade, a bola transparente tem uma quantidade de movimento maior; a quantidade de movimento é uma propriedade vetorial, ou seja, possui sentido e direção. Após a colisão teremos como resultado final: a troca de velocidades, em que a bolinha azul se deslocará por um caminho maior e mais rapidamente do que a transparente, além de ser no sentido de deslocamento que a transparente percorria antes. Certamente, eles observarão que existe a mudança no sentido das velocidades, elas se chocam e voltam no sentido contrário do ponto de partida. No modelo da pista reta e horizontal, quando a bolinha lançada encontrar a que está parada no centro da pista (quando elas tiverem massas iguais, como as transparentes), irá parar quase instantaneamente e a outra irá iniciar o movimento com a velocidade daquela que provocou a colisão. Temos garantida a conservação da quantidade de movimento (e da energia). Durante uma colisão é comum a física analisá-la de acordo com o “coeficiente de restituição”, que determina as consequências da colisão.
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11.
Freando com o centro de massa
Objetivo: Relacionar a velocidade angular da bola transparente com o efeito de “fuga” das peças em seu interior.
Vocabulário:
• Velocidade Angular. • Centro de Massa. • Momento de inércia
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?
Quais modelos posso usar? Ball track: Todos os modelos que contenham uma inclinação ou um trecho reto horizontal.
O que fazer? O efeito que desejamos conseguir ocorre quando os objetos no interior da bolinha são jogados para a parede, nesse momento o centro de massa ficará no centro da bola e ela não será mais freada. Contudo, cabe lembrar, esse efeito só ocorrerá quando a bola atingir uma certa velocidade angular, tal que a velocidade angular dos objetos em seu interior consiga superar o próprio peso (semelhante ao que ocorre em um looping). Para isso, iremos gradativamente aumentar a velocidade da bola, até que o efeito aconteça e cause um certo conflito com as expectativas. Para testar, coloque os objetos no interior da bolinha transparente, preenchendo cerca de dois terços dela. Depois, monte uma pista com 4 trechos de “pista em declive” e, em seguida, vários trechos de pista reta na horizontal. Peça que os estudantes larguem a bolinha logo acima da primeira rampa e que “marquem” onde ela parou. Depois, deve-se repetir a atividade largando a bolinha de cima da segunda rampa e notar até aonde ela vai. Conforme testes feitos, vimos que a bolinha geralmente não consegue se deslocar por mais de dois trechos de retas, mesmo largando-a da segunda rampa. Muito provavelmente ocorrerá um efeito curioso ao largar a bola de cima da terceira rampa; dependendo da quantidade de objetos no interior e do tipo de
objeto, o efeito pode ocorrer somente na quarta rampa (ou até exija mais rampas). Portanto, propormos que pergunte aos estudantes onde a bola irá parar ao lançá-la da terceira rampa. Caso ocorra o efeito, a bola irá mais de 1 metro de distância em relação ao momento anterior. O conflito está em ter aumentado a altura o mesmo tanto de antes e ter dado muita diferença da segunda para a terceira rampa. Busque por eventuais respostas e largue a bola novamente algumas vezes. Ressalte que a velocidade parece ser importante, já que a bola freia bruscamente à medida que perde gradativamente a velocidade, indicando que há uma velocidade “limite” para o efeito. Mas que efeito? Muitos estudantes podem não perceber “de cara” que não ficam objetos no centro da bolinha e que eles vão para a parede e simetricamente distribuídos. Nesta situação, a bolinha segue em movimento mantendo a velocidade por bastante tempo, até perder um pouco e, de repente, parar o movimento.
O arroz, pelas suas dimensões, pode
pode provocar a abertura dela durante o trajeto, espalhando seu conteúdo. Não ocorre o efeito desejado. Mude o volume ocupado no interior da bola. Se preencher cerca de metade, deverá colocar a bola acima da 4ª ou 5ª rampa.
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brinquedos científicos inteligentes O que pode dar errado? ser ruim para preencher a bola. Prefira objetos ou grãos maiores como feijão. Eventualmente, o estudante pode esquecer de travar a bolinha após serem colocados os pinos em seu interior. Isso
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O que acontece? Ao largar a bola da primeira rampa, percebe-se que ela é freada pelas peças; compare com uma vazia. Ao aumentar a altura de saída, há um momento em que a bola se desloca bastante e, depois de perder um pouco de velocidade, freia bruscamente. Portanto, podemos dizer que há um efeito importante fazendo ela se deslocar mais do que esperado, e que depende da velocidade da bola. Basta olhar lateralmente para observar que o conteúdo no interior da bola ficou nas paredes dela, fugindo de seu centro; que ficou vazio. Note assim ela não freia mais a bola, pois o conteúdo ficou disposto uniformemente. Desse
modo, pode ocorrer muita diferença no alcance da bola ao lançá-la de uma rampa acima. A bola volta a ser freada intensamente quando os objetos caem, pois o peso puxa-os para baixo e a velocidade deles não é mais suficiente para manter a trajetória circular necessária. Esta trajetória circular será mantida enquanto a velocidade dos objetos for grande, a ponto de a força peso apenas mudar a direção dela a todo instante e, então, provocar o caminho circular. Você também poderá explicar o efeito através do termo “força centrífuga”, conforme será explorado no texto a seguir.
Inquietamente Textos de apoio pedagógico (aprofundamento teórico geral, discutindo conceitos, fenômenos naturais e questões tecnológicas)
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Montanha russa
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O brinquedo Montanha Russa é bastante interessante para abordar diversos assuntos de mecânica, dentre eles: aceleração, variação de velocidade, transformação de energia potencial gravitacional em energia cinética, inclinação da rampa etc. No brinquedo, temos uma constante alternância entre velocidade e altura. Em outras palavras, o carrinho aumenta a sua velocidade quando vai para um trecho mais baixo da pista. Esse é o princípio básico de funcionamento, já a emoção, é determinada basicamente por trechos de diferentes acelerações
ou proximidade com objetos. Apesar da alta velocidade durante o trajeto, o carrinho de montanha russa não possui motor. Mas como ele se move? Para completar uma volta inteira, basta apenas descer a primeira rampa. Este local é o mais alto de toda a pista, ou seja, é o ponto de maior energia potencial gravitacional. Durante a descida, o carrinho transforma a energia potencial gravitacional em energia cinética (velocidade). A energia mecânica total é determinada pela altura desse pico, que é ponto de partida.
Como há dissipações, os técnicos e engenheiros devem saber o quão alto devem ser os picos da montanha russa para que o carrinho complete o circuito. Para elevar o carrinho até o ponto mais alto é preciso exercer trabalho mecânico, o que é feito através de uma esteira motorizada, assim o carrinho armazena energia potencial gravitacional. Para estimular a produção de adrenalina dos passageiros, os engenheiros montam trechos com grande inclinação ou curvas acentuadas, mas por quê? Primeiro, a inclinação com ângulos maiores permitem uma maior acele-
ração, pois assim o movimento será o mais próximo de uma queda livre. A transição de um trecho horizontal (no pico) para uma rampa (primeira queda), causa uma mudança de aceleração abrupta: de 0 a 0,9G, por exemplo. Muitas montanhas russas atingem mais de 150 km/h durante a queda, o que é importante para causar emoção ao se observar os trilhos e demais objetos passando rapidamente. Uma rampa com 80º faria o carrinho sofrer 98% da aceleração da gravidade (0,98G), com 60º seria 87% e para 40º seria 64%. Portanto, quanto maior a inclinação maior será a velocidade ao
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término da rampa. Cabe ressaltar que durante estas quedas (especialmente notável acima de 60º) ocorre a sensação de imponderabilidade, que é a falsa sensação de “perder seu próprio peso”. Isso ocorre porque nós só sentimos nosso próprio peso, que é efeito da gravidade, quando há algo que impede nosso movimento para baixo, tal como: chão, assento etc. Em uma queda livre (ou uma queda qualquer) não há “nada” agindo contrário à gravidade, e por isso a aceleração é integralmente G; em uma rampa inclinada a força peso é parcialmente “anulada”. Essa sensação provoca o famoso “frio na barriga”, pois deixamos de sentir o efeito da gravidade sobre nosso corpo. Ao mudar da descida para um trecho horizontal ocorre o efeito contrário,
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sentirá seu peso como se fosse multiplicado. Isso ocorre porque é preciso de muita força para fazer meia tonelada, que está a 150 km/h, mudar de direção. É comum que essa força aplicada sobre o corpo seja 3 ou 4 vezes a gravitacional, ou seja, o assento do carrinho provocará uma aceleração 3 ou 4 G sobre seu corpo. Quanto mais fechada for a curva (menor raio), maior a aceleração sofrida pelos passageiros. Assim o passageiro sente como se seu peso fosse multiplicado. A alta velocidade é importante para provocar ansiedade e certa fobia em algumas pessoas ao verem que os objetos e estruturas próximas se aproximam rapidamente, dando a sensação de colisão.
A Física no Trânsito
Imensa parte dos acidentes de trânsito estão relacionados ao excesso de velocidade, mas como o brinquedo está relacionado a isso? O brinquedo possui curvas, subidas e descidas e as bolas podem ter sua massa alterada. Da mesma forma, um veículo encontra curvas, subidas e descidas (com diferentes inclinações) durante o trajeto. Imensa parte dos acidentes de trânsito estão relacionados ao excesso de velocidade, mas como o brinquedo está relacionado a isso? O brinquedo possui curvas, subidas e descidas e as bolas podem ter sua massa alterada. Da mesma forma, um veículo encontra curvas, subidas e descidas (com diferentes inclinações) durante o trajeto. Grande parte das atividades com o brinquedo envolvem situações encontradas pelos condutores. Antes de qualquer manobra ou conversão deve-se re-
duzir a velocidade, por quê? Na atividade “Olha a Curva”, nota-se que as bolas saem pela tangente da curva quando a velocidade é incompatível para a bola se manter na curva. Vale lembrar que a bola só irá permanecer na curva se a força de atrito, a massa e a velocidade forem compatíveis entre si (já abordamos isso no texto anterior). Veja que a própria curva é ligeiramente alta, pois assim a bola diminui sua velocidade e a chance de sair da curva. Muitas vezes pode ocorrer de as bolas transparentes percorrerem a curva enquanto vazias, mas saem dela se estiverem cheias (massa maior). Isso também ocorre com veículos comuns, precisamos reduzir a velocidade para fazer a curva. Lembre que caminhões, devido à sua elevada massa, precisam reduzir mais ainda a velocidade para fazer as mesmas curvas.
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Outra situação semelhante a das atividades está relacionada à inclinação de estradas. Um veículo, para subir uma pista com muita inclinação, precisa usar uma marcha que transmita muito torque às rodas, de modo que a força dos pneus sobre o chão consiga superar a aceleração que puxa o veículo para baixo. Note que no brinquedo, quanto maior a inclinação, maior é a aceleração para baixo. A saída da curva é consequência da inércia do corpo, que é a tendência do corpo manter seu estado de movimento. Quanto maior a massa, maior a inércia, e maior precisa ser a força
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para fazer a curva. A inércia também se mostra na necessidade de se usar o cinto de segurança. Como os passageiros estão em movimento junto com o carro, os passageiros tendem a manter seu movimento caso o carro sofra uma mudança na velocidade. Por isso, ao frear bruscamente, as pessoas são projetadas para frente. O cinto de segurança evita o deslocamento, mantendo o corpo junto ao assento. Note que, ao fazer curvas, ocorre o mesmo efeito: as pessoas tendem a manter a trajetória reta e, então, aparentam estar fugindo da curva.
Brincadeiras
Em diversos jogos e brincadeiras encontramos as colisões como princípio de funcionamento, é o caso de sinuca, bolinhas de gude e boliche. Em um jogo de boliche tem-se como objetivo derrubar todos os pinos, e para derrubá-los precisamos transferir movimento para eles mas a bola não pode parar, pois esta deve atingir os pinos de trás também. Conforme pudemos observar com o brinquedo, se a massa do objeto colisor for bem maior, ele transfere parte de seu movimento para o objeto atingido e ambos saem em movimento. Isso pode ser verificado no jogo, em que a bola de boliche costuma ser bastante “pesada”, em outras palavras, ter massa grande. Isso pode ocorrer também na brincadeira de bolas de gude quando colidimos bolas grandes e pequenas.
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No entanto, nos jogos de sinuca as bolas possuem a mesma massa. Neste caso alguns resultados diferentes podem ocorrer em relação ao jogo de boliche. Em uma colisão frontal a bola atingida irá absorver toda a quantidade de movimento da primeira, ou seja, a bola agente da colisão irá parar enquanto a outra, que estava parada, sairá com velocidade igual a da anterior. Se o jogador bater com efeito sobre a bola branca (taco atinge pontos fora do centro) pode ocorrer dela, após a colisão, seguir em frente, retornar ou mudar bastante de trajetória. Em colisões laterais fica mais complicado de prever o que acontecerá, pois dependerá das dimensões das bolas e do afastamento lateral entre elas. A quantidade de movimento inicial também será mantida durante a colisão lateral de bolas de sinuca. Considere que a bola branca se desloca ao longo do comprimento da mesa. Ao colidir lateralmente com uma outra bola, as componentes individuais de velocidade (ao longo do comprimento da mesa) dessas duas bolas somadas será igual a velocidade anterior nesta mesma direção. Já as outras componentes individuais de velocidade, que são or-
togonais em relação à direção inicial de movimento, são de mesma intensidade mas sentido oposto, conservando a quantidade de movimento anterior nesta direção, que era nula.
Efeitos parecidos com os encontrados na sinuca fazem parte da brincadeira com bola de gude. Os participantes desses jogos têm conhecimento prévio de como as bolas se comportarão, após certo treino conseguem prever qual é a velocidade necessária da bola colisora e onde esta deve acertar na bola alvo.
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Cientificamente Terminologia principal
Velocidade: É a variação da posição
Inércia: Estado natural de um corpo.
do objeto em relação ao tempo. É uma grandeza vetorial, por isso, para um móvel como um carro, ela irá possuir um módulo (60 km/h, por exemplo), uma direção (paralela a frente de sua casa) e um sentido (da esquerda da sua casa para direita). Aceleração: É a variação da velocidade em relação ao tempo. Assim como a velocidade ela também é uma grandeza vetorial e, por isso, possui módulo, direção e sentido. Deslocamento: Variação da posição de um móvel. O deslocamento é caracterizado como a posição final, menos a posição inicial do móvel. Movimento acelerado: Para um móvel estar em movimento acelerado é preciso que sua velocidade aumente ao longo do tempo. Assim, o módulo (valor) de sua velocidade instantânea será sempre crescente. Movimento retardado: Para um móvel estar em movimento retardo é preciso que sua velocidade decresça ao longo do tempo.
Se um corpo está parado ou em movimento retilíneo e uniforme, por inércia, ele tende a ficar parado a menos que uma força externa haja sobre ele. Se o corpo estiver em movimento, ele tende a continuar em movimento a menos que uma força externa atue sobre ele, freando-o. Dizemos que por inércia o corpo “não quer mudar seu estado de movimento”. Força Centrípeta: É a força resultante que atua no movimento circular, puxando-o para o centro da trajetória. Impulso: Mede a variação da quantidade de movimento de um corpo. Quantidade de Movimento: É o produto da massa pela velocidade. Sua quantidade total não modifica, a menos que atue uma força externa sobre ela. Colisões Elásticas: Após o choque entre dois corpos, aquele que estiver parado irá iniciar um movimento e o que estava em movimento irá parar. Assim, será conservada a energia mecânica e o momento linear do sistema.
Gravidade (aceleração gravitacional): É uma força atuante para
Irá ocorrer a parcial conservação da energia cinética, logo após a colisão, já que a existência do atrito irá dissipar parte da energia contida no sistema. Esta é a situação ocorrida na grande maioria dos casos que envolvem colisões, já que o atrito está sempre presente no movimento dos corpos.
Colisões Parcialmente Elásticas:
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os objetos possuem massa. Corpos que possuem massa exercem atração um sobre o outro. A aceleração da gravidade é o produto das massas dos corpos pela razão da distância ao quadrado entre eles. A este valor encontrado multiplica-se pela denominada constante universal da gravitação. Queda Livre: É o movimento que resulta exclusivamente da ação da gravidade. Centro de Massa: É o ponto localizado no corpo onde toda a massa está localizada. Caracteriza-se pelo produto da massa pela posição.
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Colisões Perfeitamente Inelásticas: Neste tipo de colisões não existe
a conservação da energia mecânica e, somente a conservação da quantidade de movimento. Isto ocorre, porque os corpos saem juntos, logo após ter ocorrido o choque. Velocidade Angular: É a taxa de ângulos que um ponto de um objeto girante varre por unidade de tempo.
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