Apresentação do PowerPoint - Física dos Brinquedos Duarte

Escola de Educação Básica
Professor José Duarte Magalhães
PIÃO PARA ENSINO DE FÍSICA
ALUNOS:
Maikely
Oséias
Lucas
Bryan
PROFESSOR: Jefferson Rodrigues
TURMA: 1º ano do ENSINO MÉDIO
PIÃO PARA ENSINO DE
FÍSICA
Origem:
Os primeiros piões remontam à Antiguidade, sendo que na
Grécia eram chamados de strombos e, em Roma, de
turbos.
Características:
Também chamado de pinhão, esse objeto cônico,
geralmente de madeira e com ponta metálica, gira com
velocidade ao ser lançado com a ajuda de um cordão
enrolado ao seu redor. Ele possibilita diferentes
movimentos, como o giro sobre o próprio eixo num mesmo
ponto e a jogada de vida ou morte, em que é lançado
sobre outro com o objetivo de derrubá-lo.
FÍSICA PARA EXPLICAR SEU
MOVIMENTO
Quando coloca-se um pião à girar, primeiramente seu
eixo de rotação está na vertical. Devido ao atrito com o
chão sua velocidade angular diminui provocando o
inclinamento do pião mas ele continuará girando
fazendo um certo angulo com a vertical. À esse
movimento da-se o nome de precessão.
FÍSICA PARA EXPLICAR SEU MOVIMENTO
Como agora o eixo de rotação do pião não coincide com o eixo
vertical, a força gravitacional que antes não exercia torque, pois
seu braço de alavanca era nulo, produz neste momento um
torque em relação ao ponto de contato. Este torque tem direção
perpendicular ao plano formando pela força gravitacional e
também ao movimento de rotação que não lhe altera a
intensidade mas somente a sua direção e sentido.
Força gravitacional
Ao estudar o movimento da Lua, Newton concluiu que a força que faz
com que ela esteja constantemente em órbita é do mesmo tipo que a
força que a Terra exerce sobre um corpo em suas proximidades. A partir
daí criou a Lei da Gravitação Universal.
Lei da Gravitação Universal de Newton:
"Dois corpos atraem-se com força proporcional às suas massas e
inversamente proporcional ao quadrado da distância que separa seus
centros de gravidade."
Onde:
F=Força de atração gravitacional entre os dois corpos
G=Constante de gravitação universal
M e m = massa dos corpos
d=distância entre os centros de gravidade dos corpos
FORÇAS DE ATRITO
As forças de atrito são contrarias ao movimento. Existem dois
tipos de atrito estático e cinético. Quando existe força atuando
em um corpo mas ele não se move, o atrito é denominado
estático, quando existe força atuando num corpo e ele se move, o
atrito é denominado cinético.
Precessão
• A Precessão é a mudança gradual da direção do eixo de rotação da
Terra. O eixo de rotação traça um cone, que completa um circuito
completo em 26 000 anos. Se você já alguma vez rodou um pião ou
uma "rapa", o “movimento” do topo do objeto à medida que vai
rodando é a precessão.
• Dado que a direção do eixo de rotação da Terra muda, o mesmo
acontece com os Polos Celestes.
• A razão para a precessão da Terra é complicada. A Terra não é uma
esfera perfeita, sendo ligeiramente achatada, o que significa que o
Grande Círculo do equador é maior do que um grande círculo
“meridional” que passe pelos polos. Do mesmo modo, a Lua e o Sol
situam-se fora do plano equatorial da Terra. Em resultado disso, a
força gravitacional da Terra do Sol e da Lua na Terra oblonga induz
um ligeiro momento ou torque para além de uma força linear. Este
momento no corpo em rotação da Terra conduz ao movimento de
precessão.
Como acontece?
Partindo da noção de conservação da energia, pode-se entender
melhor o pião. Para que ele gire, é necessário fornecer energia ao
brinquedo. Através do movimento da mão, nós transformamos
parte de nossa energia em energia de rotação do pião. Essa
rotação vai diminuindo à medida que o pião vai dissipando a
energia através do atrito com o solo e com o ar, ou seja, à medida
que essa energia de rotação vai se transformando em outras
formas de energia, principalmente energia térmica.
Quanto maior for a velocidade do
pião, mais estável ele fica.
Essa propriedade é conhecida como quantidade de movimento
angular, que também depende da distribuição de massa do
corpo. Em outras palavras, quanto mais massa tiver o objeto e
mais longe do eixo ela estiver concentrada e maior for a
velocidade angular do objeto, maior é a quantidade de
movimento angular e maior sua estabilidade. O movimento de
precessão do pião é provocado pela força peso, que aplica um
torque sobre o pião e modifica a sua quantidade de movimento
angular.
CURIOSIDADE
Podem-se fazer analogias com o movimento dos planetas e das
estrelas, assim como com o efeito giroscópico, muito bem
exemplificado pela roda de inércia.
REFERENCIAS
• LEVINE, Shar, GRAFTON Allison. Brincando de Einstein –
Atividades científicas e recreativas para sala de aula. 2º
edição – Campinas: Papirus, 1996.
• Ludofísica Pet Física UEM.Disponível em
<http://www.pet.dfi.uem.br/ludofisica/ioio.html> Acesso em
março de 2014.
• TORRES, Carlos Magno Azinaro. et al. Física, ciência e
tecnologia: volume único.
• São Paulo; Editora Moderna, 2001.