segunda-feira, 29 de julho de 2013

Experimento do Foguete - 3ª Lei de Newton, Quantidade de Movimento e Impulso

O experimento apresentado nesta postagem se refere a conceitos importantes da Dinâmica, uma das três áreas da Mecânica. Nele é possível visualizar um par de forças ação e reação (3ª Lei de Newton), observar que a Quantidade de Movimento de um corpo depende de sua massa e velocidade, e que o Impulso é o produto de uma força pelo tempo de aplicação da mesma.
Este experimento foi proposto pelo Professor Luiz Ferraz Netto e esta disponível no site: http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/index5.asp


Introdução:
Esse modelo de "foguete" é barato e fácil de se fazer. Pode ser usado, no plano didático, para evidenciar a terceira lei de Newton, conceituar quantidade de movimento e impulso.


Material:
·         Placa de madeira de (20 x 10 x 1) cm
·         3 pregos
·         Bacia com água
·         Tira de elástico, fio de linha e tiras de papel jornal.


Montagem:
O foguete é construído com madeira leve e espessura de 1cm. Conforme se ilustra, espetam-se na madeira três pregos. A tira de elástico (pode ser de látex, usado para prender dinheiro) é presa nos dois pregos traseiros e esticada até o terceiro prego mediante um fio de linha. O elástico deve exercer uma boa tensão e, seu tamanho deve ser selecionado adequadamente.



Um pedaço de papel jornal, tira enrolada e dobrada fazendo um "V", é colocado na região central do elástico e apoiada sobre o fio de linha.
O foguete é colocado em uma bacia contendo água (aquário ou piscina para crianças) e que lhe permita alguma mobilidade.


Procedimento:
Com um fósforo, queima-se o fio que segura o elástico. Quando o fio arrebenta, o pedaço de papel é ejetado para trás e o foguete move-se ligeiramente para a frente (figura B).
Fazendo-se a experiência sem o pedaço de papel pode-se mostrar que não haverá deslocamento do "foguete" pois nada que faça parte dele foi lançado.
Procure, em cada experimento, usar sempre o mesmo comprimento de linha para reproduzir sempre a mesma tensão no fio.
Num segundo experimento, coloque enrolada e dobrada juntas, duas tiras de papel jornal. Observe o efeito com esse jato mais pesado.
Saliente isso: quanto maior a massa ejetada maior o impulso para a frente.
Num terceiro experimento, coloque a tira de papel em V e dobre a tensão no elástico (dando o dobro da deformação) e compare os deslocamentos do foguete.
Saliente isso: quanto maior a velocidade da massa ejetada maior o impulso para a frente.
Num quarto experimento, coloque duas tiras de papel enroladas e dobradas em V (como no segundo experimento) e dê ao elástico o dobro de tensão (como no terceiro experimento) e compare os deslocamentos do foguete.
Saliente isso: o impulso para a frente depende, ao mesmo tempo, da massa ejetada e de sua velocidade.


Observação:
Neste experimento é possível perceber os conceitos de quantidade de movimento (como produto da massa pela sua velocidade), impulso (como produto da força pelo intervalo de tempo em que ela age) e da conservação da quantidade de movimento. A velocidade com que o papel é ejetado, por exemplo, pode ser estimada mediante o uso da conservação da quantidade de movimento do sistema.



Exemplo de aplicação:
         Assista no vídeo abaixo a atividade experimental elaborada pelos alunos Israel Estevão Ross e Murilo Luiz Burim de Apucarana - PR.

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