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4. Ovos de Newton
Objetivo
Criar um dispositivo de segurança para proteger um 'passageiro' ovo em uma colisão de carro.
O Que É Necessário
· Caminhão de brinquedo
· Ovos Não-Cozidos.
- Canetas Hidrocor
- Rampa para o caminhão (uma tábua apoiada em uma cadeira funciona).
- Tijolo ou item pesado para seu caminhão colidir (se você não desejar que ele colida na parede).
- Um grande pedaço de plástico ou um saco grande de lixo (para cobrir a superfície de trabalho).
- Folha de papel e um lápis.
- Barbante
- Elásticos
- Bolinhas de algodão
- Fita
- Palitos de dente
- Copo de isopor
Fazer e Observar
Arrume seu espaço de trabalho de forma que a rampa termine na parede do tijolo (assegure-se de colocar um plástico embaixo do tijolo e parte da rampa). Desenhe uma carinha em seu ovo, dê-lhe um nome e personalize seu passageiro. Projete um dispositivo de segurança para seu passageiro que caiba no caminhão e tenha em mente o preço de cada objeto enquanto você constrói (consulte a lista abaixo). Crie um gráfico ou lista de forma que você monitore quanto você está gastando em cada projeto. Lista de preço dos itens - Copo de isopor: R$ 500,00; Bolinhas de Algodão: R$ 100,00 cada; Barbante: R$ 50,00 por metro; Elásticos: R$ 100,00 cada; Palitos de dente: R$ 100,00 cada; Fita: sem custos. Teste seu dispositivo de segurança. Coloque seu passageiro ovo dentro do dispositivo, em seguida coloque o caminhão no topo da rampa e solte-o para que ele "bata" contra o tijolo. Anote seu resultados em seu gráfico. Seu passageiro sobreviveu? Ele caiu do caminhão? Ele rachou? Quebrou? Analise os resultados para a segurança do passageiro e os custos para construir seu projeto. O objetivo é construir com economia mas manter a segurança de seu passageiro! Qual é o projeto mais barato que protege seu ovo?
- Seu desafio aqui não é diferente do de um engenheiro que projeta dispositivos de segurança para pessoas em carros, encontrando um projeto efetivo por um preço econômico.
· Quais são os prós e os contras de cada projeto? Investigue dispositivos de segurança reais em carros, em aviões, parques de diversões, etc. Qual é a semelhança do projeto do seu dispositivo? Como eles são diferentes?
5. Gravidade em Ação
Objetivo
Explore os efeitos da gravidade em um objeto que cai lentamente.
O Que É Necessário
- 3 sacos plásticos pequenos (abertos) ou pedaços de plástico de 30 centímetros, cortados de sacos de lixo ou sacos de supermercado.
- Barbante
- 3 pedras pequenas, de tamanhos diferentes.
- Fita adesiva
Fazer e Observar
Construa 3 pára-quedas pequenos, cada um com uma pedra de peso diferente. 1. Corte 12 pedaços de barbante, com 30 centímetros de comprimento cada. 2. Utilize um clipe de papel para fazer quatro furos, a distâncias iguais, ao redor da abertura de cada saco plástico. 3. Amarre um barbante em cada furo, deixando-os pendurados nos sacos. 4. Utilize um pedaço de fita adesiva para prender uma pedra nas extremidades dos barbantes. 5. Repita este procedimento para cada saco. Teste seus pára-quedas! 6. Em seguida, organize seus pára-quedas nesta ordem: pedra pequena, média e grande. Leve-os para fora de casa. 7. Enrole o barbante e o saco plástico em volta de cada pedra, sem apertar muito. 8. Jogue os pára-quedas para cima e observe o tempo que cada um leva para atingir o chão. 9. Anote o tempo de várias tentativas para cada pára-quedas, para ter uma idéia de qual pára-quedas cai mais rápido e qual é mais lento.
- Procure prender as pedras com firmeza ao pára-quedas, utilizando fita adesiva. Além disso, não se esqueça de que a fita possui seu próprio peso, e irá oferecer resistência na queda. Portanto, use a mesma quantidade de fita em todos os pára-quedas.
6. Como as Sondas Chegam ao Espaço
Objetivo
Investigar como força e impulso funcionam para propelir foguetes para o espaço sideral.
O Que É Necessário
- Canudo
- Barbante ou linha de pescaria (com comprimento suficiente para ir de um canto a outro de uma sala)
- Bexiga comprida
- Fita transparente
- Fechador de sacos plásticos
Fazer e Observar
1) Encha a bexiga. Prenda a abertura com um fechador de sacos plásticos removível.
2) Prenda com fita um canudo na direção do comprimento lateral de uma bexiga. Passe o barbante através do canudo.
3) Prenda uma ponta da corda a um suporte ou à maçaneta de uma porta.
4) Estique o barbante e prenda a outra ponta a um objeto do outro lado da sala (ou peça que um amigo segure a ponta do barbante).
5) Quando terminar a preparação, desprenda o fechador e solte sua bexiga.
6) Repita o experimento, mas deixe a linha inclinada (amarre a outra extremidade em um objeto mais alto, ou peça para um amigo segurá-la mais alto). Solte a bexiga na parte mais baixa.
- Os cientistas não poderiam enviar sondas (como a Voyager, Magellan e Galileo) para o espaço sem conhecimentos básicos sobre as leis da física. Determinadas forças e velocidades são necessárias para quebrar a gravidade da Terra. Para que um foguete quebre a força gravitacional da Terra, ele deve viajar a 11,2 km por segundo! Por este motivo, a sonda deve ser lançada com a ajuda de um foguete. O combustível do foguete consiste em hidrogênio e oxigênio líquidos. Quando o combustível é queimado, os gases escapam para baixo, impulsionando o foguete para cima.
7. Tente este! Mais pressão do ar
Este experimento deixa muita gente encafifada!
Além de simples, mostra um resultado intrigante. Tome uma garrafa e uma bolinha de isopor, ou um pedacinho de papel, como indicado na figura.
Depois... assopre! Tente fazer com que a bolinha de isopor (ou de papel) entre na garrafaa!
O que acontece? Por que será?
R: A razão é que existe ar dentro da garrafa, e na posição que está (quando você assopra), a bolinha tenta ocupar um espaço que já está ocupado! E por isso, a bolinha não entra! É mais uma vez a pressão do ar funcionando!
8. Enchendo um balão de um jeito diferente...
Do que você precisa: bexiga (ou balão de festa), dois tubos de vidro, um vasilhame com tampa de cortiça .
Monte o experimento como indicado na figura: faça dois furos na tampa do vasilhame, coloque os dois tubos, num dos quais amarrado uma bexiga, e feche-o.
Aspire a extremidade do tubo (A) e observe o que acontece:
Por que a bexiga enche? Como isto pode acontecer se não estamos enchendo-a diretamente, assoprando-a com a boca?
R: O que está acontecendo é mais uma manifestação da pressão do ar! Quando você aspira o ar do interior do vasilhame, a pressão interna fica menor, e o ar ao seu redor começa a penetrar pelo outro tubo, tomando conta do espaço que fica vazio à medida que você aspira o ar interno do vasilhame.
O que a natureza está procurando fazer é equilibrar a pressão externa do ar igual à pressão interna dentro do vasilhame.
9. Bricando com a pressão do ar
Embora não possamos ver o ar ao nosso redor, existem vários experimentos em que podemos notá-lo. Corte duas tiras de papel, aproxime-as do seu rosto e assopre entre elas? O que você espera acontecer?
Muitas pessoas que nunca realizaram este experimento dizem que as folhas se afastarão, ou mesmo que não vai acontecer nada.
Mas quando percebem o que acontece, ficam intrigadas... Por que será que os papéis se aproximam?
R: Quando você não assopra, a pressão do ar atua de forma igual nos dois lados de cada pedaço de papel. A ação do sopro retira um tanto de ar que atua na superfície do papel.
Assim, as partes internas (ou seja, a região onde você assopra) torna-se uma região de pressão mais baixa, fazendo com que a pressão do ar externa empurre as folhas de papel uma em direção à outra.
10. O poder da pressão do ar
Materiais necessários: água, vasilhame de lata e uma chama.
Como todo experimento que envolve fogo, tome cuidado com este!
Por estarmos mergulhados num "mar" de ar, não percebemos a sua grande influência. Este experimento é mais uma incrível demonstração: tome um vasilhame limpo (que possa ser fechado com uma tampa) e adicione um pouco de água.
Deixe-o aberto e esquente o vasilhame com água. Quando a água começar a evaporar, retire-o com cuidado da chama e tampe-o. Enquanto o vasilhame resfria, a pressão do ar à sua volta vai forçando suas paredes, amassando-o!
Como isto acontece?
R: Bom, quando a água estava aquecendo, o vapor foi tomando o espaço que o ar tinha dentro do vasilhame. Podemos dizer que quando a água entrou em ebulição, a maior parte do ar foi expelido para fora do vasilhame, restando bastante vapor d'água. Aí o vasilhame foi fechado, impedindo que ele retornasse à medida que o vapor d'água se condensava no interior do vasilhame. Como a pressão interna vai diminuindo, a pressão externa começa a agir, amassando o vasilhame, ao esfriar tem o vapor d'água transformado em líquido, e só um pouquinho de ar dentro dele. É este desequilíbrio de pressões interna e externa que você acaba observando neste experimento!
11. Balão de ar quente
Construa um balão com papel de seda. Mantenha o balão com a boca virada para baixo. Com um secador de cabelo jogue ar quente dentro do balão. Cuide para que o ar quente não queime o papel na parte de cima. Em poucos minutos você sentirá o balão flutuar. Por que o balão sobe?
R: Quando aquecido, o ar fica mais leve e sobe. Quando você ligou o secador de cabelos, o ar do interior do balão foi aquecido e ficou mais leve do que o ar que existia antes. É por isso que os balões sobem.
Observação: Em um lugar aberto a correnteza do ar esfriará rapidamente o ar no interior do balão e ele descerá.
12. PRESSÃO DO AR
A) Encha um recipiente de vidro, ou garrafa, com água até a borda. Coloque sobre ele uma cartolina, se não tiver, use uma folha de papel. Vire com cuidado e observe que a água não cai. O ar que segura o papel por baixo seria capaz de manter a água contida em um vaso com até 10 m de altura.
B)
Encha um recipiente e afunde em um recipiente contendo água.
Segure o recipiente pela parte de baixo e suspenda-o vagarosamente até ficar quase saindo da superfície da água do recipiente maior. Observe que não esvazia. Como no experimento anterior o ar empurra a superfície livre do recipiente. Seria capaz de manter a água de um vaso de 10 m de altura.
C) Coloque uma régua sobre uma mesa de tal forma que metade dela fique para fora da mesa. Cubra a metade que está sobre a mesa com uma folha de jornal. Dê um golpe seco sobre a parte da régua que está para fora da mesa. Note que a régua não cai. A força que o ar exerce sobre a folha de jornal o impede.
13. A EXISTÊNCIA DO AR
Enxergamos o pneu de bicicleta, o botijão e as folhas balançando mas não enxergamos o ar, uma vez que é constituído por gases que não são visíveis. Mas não podemos esquecer que é o ar que preenche os espaços vazios.
ATIVIDADES PRÁTICAS
Estas atividades simples ajudarão o aluno a compreender que, apesar de não conseguirmos enxergar o ar, podemos comprovar sua existência. São colocadas algumas questões que devem ser debatidas, aproveitando para desenvolver os conceitos de matéria e espaço: "Toda matéria ocupa lugar no espaço e dois corpos não ocupam o mesmo lugar."
Existência do ar
1. Encha de ar uma bexiga e dê um nó na ponta. O que aconteceria se você não parasse de soprá-la? O que faz a bexiga mudar de tamanho até estourar?
Comentários: Quando enchemos a bexiga, colocamos bastante ar num espaço pequeno. Todos os componentes do ar vão ficando espremidos, fazendo força contra a parede da bexiga até chegar um momento que esta força é tão grande e capaz de estourar a bexiga.
A matéria ocupa lugar no espaço
1. Coloque um pouco de água em outra bexiga e tente soprar para enchê-la. Por que ficou mais difícil encher a bexiga que já tinha água?
2. Coloque um papel amassado dentro de um copo. Enfie o copo numa bacia com água. Depois retire o papel de dentro do copo. Está seco ou molhado?
3. Pressione o êmbolo de uma seringa. Em seguida tampe com o dedo a extremidade menor e tente pressionar novamente. Repita o mesmo procedimento desta vez colocando água na seringa. O que existe dentro da seringa que dificulta o movimento do êmbolo?
Comentários: Qualquer matéria ocupa lugar no espaço e é por isso que quando enchemos a bexiga ou a seringa com água fica difícil "colocar" mais ar dentro. O fato do papel permanecer seco também comprova a existência do ar, que impede a água de molhar o papel.
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