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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS - UNICAMP INSTITUTO DE FÍSICA GLEB WATAGHIN - IFGW

TÓPICOS DE ENSINO DE FÍSICA I - F 609

EXPERIMENTE A FÍSICA 2º SEMESTRE 2.006

RELATÓRIO FINAL

Aluno : José Eduardo Palácios Velloni 870527 Prof. Orientador : José Joaquim Lunazzi Prof. Coordenador : José Joaquim Lunazzi

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Descrição O projeto consiste em participar do evento “Experimente a Física” tanto através do aperfeiçoamento e instalação de equipamentos e software quanto da demonstração dos experimentos ao público em geral. Os equipamentos estarão instalados na sala LEB 114, e na entrada principal do prédio dos Laboratórios de Ensino de Física. Entre os equipamentos envolvidos no projeto: pêndulos compostos, pêndulo magnético (caótico), pista em braquistócrona, dispositivo conversor de energia térmica em energia mecânica (“drinking bird ”), monitor de vídeo com apresentação contínua de experimentos realizados por alunos do instituto sob supervisão do professor J.J. Lunazzi, dispositivo simulador de queda livre. Importância Didática A apresentação dos experimentos ao público leigo, ainda que universitário, tem importância em vista do grande desconhecimento dos fundamentos da Física ou dá má interpretação dos fenômenos envolvidos nas demonstrações. O público é estimulado a participar das explicações dos experimentos. Através de perguntas e respostas os participantes vão formando ou reformando noções acerca dos experimentos. Originalidade Na Unicamp não se vêem muitas iniciativas como o evento “Experimente a Física”, com exceção das demonstrações anuais por ocasião de “Universidade de Portas Abertas” (UPA). As demonstrações do evento “Experimente a Física” são feitas semanalmente embora o público possa visitar e testar algumas instalações expostas em período integral. Referências Relatórios e vídeos elaborados por alunos das disciplinas F 609 e F 809 em períodos anteriores. Endereço atual para Relatórios: www.ifi.unicamp.br/%7Elunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/lista_projetosF809.htm Endereço atual para Vídeos: www.ifi.unicamp.br/%7Elunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809videos_outros.htm Obs: veja em meu portfólio arquivos anexos com cópias dos conteúdos dos “endereços” listados acima.

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Lista de Materiais Os equipamentos instalados na LEB 114 e proximidades são construídos com materiais de uso comum tais como: barras de aço e alumínio, garrafas plásticas ( PET ), fios de nylon e barbante, porcas e parafusos metálicos variados, canaletas plásticas, placas de madeira e moedas.

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RELATÓRIO DAS ATIVIDADES REALIZADAS EM 29/09/06 Foram executadas as seguintes tarefas na sala do LEB 114 em companhia do Prof. Lunazzi e seus orientandos:

� Fixação de dois pêndulos compostos nas paredes. Para a fixação nas paredes

foram utilizadas buchas plásticas e parafusos.

Um desses pêndulos foi fabricado em oficina a partir de um projeto mecânico. Tal pêndulo localiza-se ao lado da janela. Embora tenha apresentado deficiências nas primeiras tentativas, terminou por funcionar a contento. O problema de colisões contra a parede foi sanado por uma rotação de 180º na posição de fixação do braço (bastou soltar dois pequenos parafusos para permitir essa rotação). Moedas também foram utilizadas para nivelar a base de fixação na parede e contra-porcas foram colocadas nos parafusos de sustentação do braço. O outro pêndulo composto é uma montagem caseira que não dispunha de projeto mecânico e foi manufaturado a partir de materiais simples e sem o uso de máquinas ou ferramentas que não as de uso doméstico. Tal pêndulo, devido à maior amplitude de seu movimento foi fixado acima da lousa. Ressalte-se que este pêndulo caseiro não funcionou ainda a contento por apresentar baixa rigidez em sua estrutura. O excessivo balanço dos braços superiores provoca choques contra a lousa.

� Solucionado em princípio o mau funcionamento do “Pássaro Bebedor” (Drinking Bird). O “pássaro” não realizava o esperado movimento periódico de rotação em torno de um eixo fixo para “molhar o bico”. Chegou-se à conclusão de que o mau funcionamento devia-se à posição muito baixa da cabeça quando do mergulho para molhar o bico. O problema foi solucionado colocando-se algumas moedas no fundo do recipiente com água. Assim o bico do pássaro não desce tanto ao tocar a água e o movimento de vai-e-vem que se pretende com a montagem foi mantido por longo período (cerca de duas horas) sem auxílio externo. Lembre-se que o Drinking Bird é um gerador de movimento por evaporação e por gravidade.

� Fixação de cartazes e painel ilustrativos das atividades que serão realizadas no

LEB 114. Um grande painel foi fixado na parede oposta à lousa e dois pequenos cartazes foram fixados na placa de vidro frontal da sala.

Tarefas que deverão ser realizadas na próxima sessão de trabalhos no LEB 114:

� Fixar braços do pêndulo caseiro. Deve ser providenciado um dispositivo para

fixar o pêndulo caseiro acima do nível da lousa. Isso vai permitir liberar o uso da lousa para eventuais explicações.

� Elevação do monitor de vídeo ao nível em que se possa observá-lo de fora da

sala, a partir do corredor de acesso. Tal elevação será possivelmente mediante a utilização de blocos colocados sob os rodízios do móvel em que se encontra o computador.

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A seguir algumas imagens tomadas pelo Prof. Lunazzi durante os trabalhos do dia 29/09/06.

Colocação de contra-porcas nos parafusos que sustentam o braço do pêndulo composto

fabricado em oficina.

Observação do funcionamento de montagem desenvolvida por aluno. (guindaste eletroímã

comandado hidraulicamente ).

Escolha de buchas e parafusos para fixação de pêndulos. Sobre a mesa pêndulo caseiro ( deitado ) e pêndulo magnético ( caótico ).

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Pêndulo magnético e guindaste eletroímã.

Monitora Francesca e sobre a mesa o “Drinking Bird”.

Momento de meditação sobre fixação de pêndulos. Sobre o monitor de vídeo cartazes que seriam fixados na “vitrine” do

LEB 114.

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RELATÓRIO DAS ATIVIDADES REALIZADAS EM 27/10/06 e 28/10/06

� Desenvolvimento de apresentação de cinco vídeos utilizando o aplicativo MS-Power

Point ( “ Natureza da Luz ”, “ Cuba de Ondas ”, “ Estudo de Vibrações em Placas ” , . . . ). Os vídeos são demonstrações dos experimentos realizados por alunos da disciplina F 609 e F 809 em semestres anteriores. A apresentação dos cinco vídeos é contínua, ou seja, ao final do quinto vídeo reinicia-se a apresentação. Em breve a apresentação deverá estar disponível ao público através da vitrine da sala LEB 114, bastando a instalação de suporte de madeira (fig. 1 e fig. 2) ao monitor de vídeo do computador da sala. Ícone (atalho) da apresentação está disponível na Área de Trabalho do microcomputador da LEB 114.

� Ainda foi apresentada rapidamente a instalação de braquistócrona e pista plana

inclinada a alunos de engenharia elétrica que passavam pela entrada do prédio em que se situa a sala LEB 114. Foram apresentados também os pêndulos feitos com porcas e barbante. Os tais pêndulos, instalados junto à braquistócrona, ilustram a transferência de quantidade de movimento de maneira curiosa aos visitantes. O visitante que apresentar a melhor explicação para o fenômeno receberá um chaveiro com imagem holográfica.

� Foram providenciadas duas barras de alumínio perfil H (fig. 3 e fig. 4) com o

objetivo de substituir braços de um pêndulo composto com o objetivo de dar-lhes maior rigidez e permitir o bom funcionamento do equipamento na sala LEB 114.

1,0 mm

1,0 mm

fig. 4

45,0 mm

28,0 mm

fig. 3

664,0 mm

Material: Alumínio

305,0 mm

290,0 mm

15,0 mm

290,0 mm

fig. 1

Material : Aglomerado revestido por fórmica branca.

fig. 2

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RELATÓRIO DAS ATIVIDADES REALIZADAS EM 10/11/06

� Instalação de monitor de vídeo no nível adequado para exibição ao público através da janela da sala LEB 114. Os vídeos são apresentados seqüencialmente e ininterruptamente das 9:30 hs às 21:30 hs. O computador é desligado automaticamente à noite devido à instalação de um temporizador na entrada de energia do mesmo. Pela manhã a exibição dos vídeos é iniciada com a ajuda de um monitor.

� Os títulos dos cinco vídeos atualmente em exibição e respectivas durações

serão afixados para o público. Assim os espectadores poderão programar-se. TÍTULO DO VÍDEO DURAÇÃO

CUBA DE ONDAS ...................................... 5:44

FIGURA DE CHLADNI ................................ 3:09

NATUREZA DA LUZ .................................. 7:38

PLASMA II ................................................ 7:15

TRAJETÓRIA DA LUZ ................................ 1:20

� Foi retirado o pêndulo de construção caseira para substituição dos braços por novos perfis (H) de alumínio na tentativa de aumentar a rigidez do conjunto.

� Externamente à sala LEB 114 (no corredor de acesso da entrada do bloco)

foi instalada um bulbo de lâmpada incandescente convencional cheio de água ( retirado o filamento). O bulbo comporta-se como uma lente convergente e é utilizado tanto para efeito de projeção de imagens quanto como lente de aumento (lupa).

� Também no mesmo corredor foi instalada uma montagem para

demonstração de forças eletrostáticas. Canudinho de plástico atritado eletriza-se e atrai outro apoiado em um palito de dentes provocando movimento giratório.

� Foram reinstalados os pêndulos no corredor da entrada do bloco, pois

haviam sido danificados.

� Alguns visitantes detiveram-se a observar e testar a braquistócrona e os pêndulos, além da lente convergente ( lâmpada ).

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RELATÓRIO DAS ATIVIDADES REALIZADAS EM 17/11/06

� Fixação do pêndulo com novo braço formado por um único perfil (H) de alumínio. Não houve sucesso na montagem. A operação do pêndulo continua apresentando rigidez aquém da desejada. Durante o funcionamento do pêndulo ocorrem vibrações indesejadas da estrutura prejudicando a análise do movimento. Uma nova tentativa será feita, com nova fixação do braço superior e redução dos comprimentos dos dois braços.

� Seção de fotografia de equipamentos e montagens. As fotografias encontram-se abaixo.

Componentes do Pêndulo Composto de fabricação caseira

Fig. 1 Fig. 2

Fig. 3 Fig. 4

Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7

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“Drinking Bird” – Dispositivo Térmico-Mecânico

Fig. 8

Pêndulo Composto baseado em projeto mecânico

Fig. 9 Fig. 10

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Monitor de Vídeo instalado diante de “janela”

Fig. 11 Fig. 12

Fig. 13

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Painel de Experimentos e Pêndulo Magnético ( Caótico )

Fig. 14 Fig. 15