°Física

Objetivo

Mostrar que a força para manter um objeto em rotação é proporcional a sua velocidade.

Contexto

Imagine um carrinho de brinquedo andando em linha reta no chão de sua sala. Então você dá um empurrãozinho nele para o lado esquerdo. Ele vai mudar um pouco sua direção para a esquerda e depois continuará a andar em linha reta. Você empurra o carrinho da mesma maneira outra vez, e mais uma, e de novo, de novo... o carrinho consequentemente vai mudar de direção repetidas vezes. Imagine então, se houvesse uma força empurrando o carrinho constantemente para um lado, ele mudaria de direção constantemente e acabaria por descrever uma curva. A força que faz com que um corpo qualquer faça uma curva é chamada força centrípeta e é orientada para o centro da curva, perpendicularmente à direção da velocidade.
Se você já viajou num ônibus, já sentiu estar sendo jogado para o lado cada vez que este dobra uma esquina. Algumas vezes isso acontece mais intensamente do que em outras. No entanto, em todas as vezes você termina no mesmo lugar onde começou (sentado no banco). O que acontece é que o ônibus faz uma curva e você tende a continuar o seu movimento em linha reta na mesma direção que vinha tendo. Mas não sai do ônibus porque acaba por entrar em contato com ele, e ele lhe força para que também faça a curva. Quanto mais rápido o ônibus virar, maior será a força aplicada por ele para que você permaneça na curva. Concluímos então que quanto mais rápido um objeto percorre uma trajetória circular, maior será a força centrípeta para mantê-lo numa circunferência.

Idéia do experimento

O experimento consiste em girar em torno de si uma pequena borracha presa por uma linha (acompanhe a explicação vendo a figura abaixo). À uma ponta da linha se prende a borracha; à outra ponta dela se prende uma sacola contendo uma determinada quantidade de bolinhas de gude. A linha atravessa uma latinha de bebida. Tenta-se então, segurando na latinha, girar a borracha suficientemente rápido para manter pendurada a sacola com as bolinhas de gude. Existe uma relação força centrípeta-velocidade de giro: uma é proprocional à outra. Assim, para manter suspensa a sacola, 20 bolinhas de gude, a borracha terá que girar bem mais rápido do que se houvesse 20 bolinhas de gude. Comece pondo um tanto de bolinhas de gude dento da sacola e então tente sustentá-la girando a borracha com ajuda da latinha; ponha mais um pouco de bolinhas e repita; encha mais a sacola e tente ergue-la apenas girando a borracha. Você perceberá que é preciso girar a borracha cada vez mais rapidamente. O peso que você produz pondo bolinhas de gude na sacola corresponde à força centrípeta que agirá na borracha; assim como é preciso uma força centrípeta maior para uma velocidade circular maior, é preciso uma velocidade circular maior para uma força centrípeta (o peso da sacola) maior.

Tabela do material

Item Observações
Uma latinha de refrigerante vazia Das comuns de 350ml.
Linha de nylon Deve ser lisa para facilitar o movimento e resistente para dar maior segurança. A linha de nylon (de pesca) se encaixa bem nesse perfil. Cerca de 1,2 a 1,5m são suficientes.
Um prego
Uma sacola Se for plástica, use duas para grantir que não arrebente.
Um clips grande
Uma borracha escolar
Bolinhas de gude Um bocado (depende da velocidade de rotação que se quer imprimir)

Montagem

* Fure o centro do fundo da latinha com ajuda do prego.
* Passe a linha pela latinha passando do furo no fundo até além da boca da latinha.
* Prenda bem ponta do lado do furo à borracha.
* Prenda os laços da sacola ao clips, de modo que os laços passem por dentro dele.
* Amarre ponta da linha que sobrou (do lado da boca da latinha) no clips.
* De acordo com o experimento, ponha as bolinhas dentro da sacola, segure na latinha e gire a borracha.

Comentários

* Apesar da robustez do nylon e do formato do furo no fundo da lata, a linha tem uma certa tendência a romper se utilizada em demasia (10min de girando), pois aos poucos a lata vai avariando a linha.
* As bolinhas de gude foram escolhidas porque são baratas e fáceis de serem encontradas, mas podem ser substituídas desde que sejam seguidas as devidas proporções de massa em relação à borracha. Uma boa idéia é usar objetos encontrados em sala de aula, como estojos etc.
* Amarre muito bem a borracha, afinal, não queremos que niguém tome uma borrachada a toa. O nó de forca é muito eficiente para isto.

FONTE DE PESQUISA

http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/