Construção de um relógio de sol.

ATIVIDADES PRÁTICAS DA X OLIMPÍADA
BRASILEIRA DE ASTRONOMIA E ASTRONÁUTICA
As atividades práticas da OBA têm como objetivo preparar os alunos para as provas da Olimpíada e ao
mesmo tempo trabalhar a parte experimental, prática ou observacional do seu aprendizado.
Recomendamos fortemente que todo apoio seja dado para que estas atividades sejam realizadas bem antes
do dia da prova da X OBA por todos alunos interessados.
1a Parte: ASTRONOMIA – Objetivo: Construção de um relógio de sol.
Introdução: Como você sabe, o Sol é estrela da qual depende toda a vida na Terra e ele, felizmente, tem um comportamento
extremamente regular em sua aparente trajetória no céu. Usaremos esta regularidade do aparente movimento do Sol para construirmos
um relógio de sol. Vamos orientá-lo para que construa um relógio, cujas horas serão lidas pela sombra de um ponteiro fixo sobre uma
base na qual estão marcadas as horas.
Teoria: Você sabe que aparentemente o Sol gira ao redor da Terra e que gasta 24 horas para dar uma volta completa. Num círculo
temos 360 graus, logo, dividindo 360 graus por 24 horas obtemos 15 graus para cada hora. Ou seja, o Sol “gira” 15 graus em cada
hora ao redor da Terra. Se você ainda não estudou ângulos e como medi-los, não se preocupe com isso e vá para o próximo item.
Nosso relógio será bem simples, pois terá só um ponteiro e somente as linhas das horas inteiras, ou seja, ele não vai marcar minutos e
segundos.
A construção do relógio de sol:
1. Providencie uma varetinha fina de 6 a 10 cm de comprimento, tal como um palito de dente, pedaço de vareta de pipa, vareta de
churrasquinho, tubinho de tinta de caneta, galhinho reto de mato, pedaço de arame reto, macarrão cru, ou qualquer coisa do tipo
que sua imaginação descobrir. Esta varetinha projetará sua sombra sobre o “mostrador das horas” (veja a figura 1).
2. Recorte as figuras com as “linhas das horas” (Figura 1) e cole num pedaço de caixa de sapato (ou qualquer outro tipo de caixa de
papelão). Cole um “mostrador das horas” em cada lado do papelão, tal que um mostrador fique bem atrás do outro, mas no outro
lado do papelão, claro. Este papelão precisa ter de 18 a 20 cm de largura e uns 20 ou 25 cm de altura.
3. A parte mais difícil: descobrir a LATITUDE da sua cidade (dica: pergunte para a sua professora de geografia!!)
4. Recorte a figura da “base de apoio” do relógio de sol (Figura 2) e recorte dela um “bico” que tenha justamente um ângulo igual
ao da LATITUDE da sua cidade, começando a contar a partir do 0 grau. Veja na figura 3 um exemplo de como ficou a figura 2
depois que recortamos o “bico” com o ângulo da latitude da cidade do Rio de Janeiro (a latitude do Rio de Janeiro é de 23 graus).
5. Cole o que sobrou da figura 2 depois de recortado o “bico” num outro pedaço de papelão que tenha a mesma forma da figura 2
depois de recortado o “bico”.
6. Cole a “base de apoio” do relógio de sol (aquele lado do qual você recortou o “bico”), já preparado no item 5, no papelão no qual
estão colados os “mostradores das horas”. Mas de qual lado? Se você mora no hemisfério Sul, do lado em que a numeração do
mostrador tem o 6 à direita e o 18 à esquerda de quem olha o mostrador. Se você mora no hemisfério Norte cole a “base de
apoio” do lado do papelão em que o mostrador tem o 6 à esquerda e o 18 à direita de quem para ele olha. Espere secar bem! Veja
a foto 1.
7. Usando um alfinete ou agulha fure o mostrador das horas bem no centro das linhas das horas. Por este furo atravesse até a metade
a varetinha providenciada no item 1. Veja a foto 1. Pronto! Está pronto o seu relógio de sol! Parabéns! Agora é só saber
ORIENTAR ele para que a sombra da varetinha projete sobre as “linhas das horas” a hora solar verdadeira, a qual pode ser bem
“próxima” da hora do seu relógio de pulso, dependendo de sua longitude e época do ano.
8. Claro que o relógio de sol só funciona sob o Sol e numa certa direção privilegiada. Qual direção? O relógio de sol tem que ficar
com a varetinha ao longo da linha NORTE-SUL, apontando para o SUL se você mora no hemisfério Sul e apontando para o
NORTE se você mora naquele hemisfério. Veja a foto 1, na qual o relógio de sol está com a ponta mais alta da varetinha no lado
SUL, pois aquele da foto foi construído para ser usado no Rio de Janeiro, que fica no hemisfério Sul, como você sabe. A questão,
então, é como determinar a direção Norte-Sul, certo? Veja os métodos abaixo:
Lápis
Métodos de determinação da direção Norte-Sul:
o
• 1 Método: Se você fez a atividade prática da IX OBA (2006) até já sabe
Círculo
determinar a direção Norte-Sul, pois é aquela na qual a sombra do lápis de
pé no chão plano era a MENOR DO DIA.
• 2o Método: fique você mesmo de pé, imóvel, sob o Sol, de manhã, num
lugar plano. Peça para seu colega fazer no chão um risco indo do meio
Sombra da manhã
dos seus pés até o final da sua sombra. Peça para ele também contornar os
Sombra da tarde
seus pés com um giz para você saber onde pisar à tarde, pois à tarde você
precisa ficar no mesmo lugar até que a sua sombra da tarde fique do
MESMO COMPRIMENTO que a sombra da manhã. A direção Norte-Sul
estará exatamente sobre o MEIO das duas sombras.
Direção Norte-Sul
• 3o Método: Quase igual ao anterior, mas você finca uma vareta (também
pode ser o seu lápis ou pendura um clips na ponta de um barbante e usa a
sombra do barbante) num local plano, sob o Sol. Lá pelas 10 horas faça um círculo no chão, com raio igual à sombra do seu lápis.
Veja a figura ao lado. À tarde coloque o lápis no mesmo lugar e veja quando a sombra fica do mesmo tamanho daquela da
manhã, ou seja, ela vai encostar no círculo novamente. A direção Norte-Sul é a linha que passa bem no meio das duas sombras.
Veja a figura acima!
• 4o Método: Use uma bússola, mas NÃO recomendamos, pois a bússola aponta para o norte magnético, o qual difere do
geográfico!
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Figura. 1 - Mostradores das horas do relógio de sol – Recorte nas linhas tracejadas e cole um de cada lado de uma folha de papelão,
mas tal forma que um fique bem atrás do outro.
Figura 2. Base de apoio do relógio de sol. Recorte na linha contínua e cole num papelão de mesmo tamanho.
Este é o lado que deve ser colado
“atrás” do papelão que contém os
mostradores das horas
Este é o “bico” que vai ser cortado e que
neste exemplo tem ângulo de 23 graus, a
qual é a latitude da cidade do Rio de
Janeiro.
Figura 3. Base do relógio de sol com a marcação do “bico” que vamos recortar e jogar fora, com um ângulo
igual ao da latitude da cidade do Rio de Janeiro, que é de 23 graus. Cada cidade tem uma latitude diferente e o
“tamanho deste bico” será sempre igual ao da latitude da SUA cidade. Nesta figura mostramos só um
EXEMPLO de como fica o “bico” a ser extraído para quem mora na cidade do Rio de Janeiro.
Oeste
Oeste
Sul
Norte
Sul
Leste
Norte
a)
Leste
b)
Foto 1. Fotos do relógio de sol montado e já orientado ao longo da linha NORTE-SUL. a) Vista por “trás”. b)
Vista de frente.
Observação: Este é um roteiro resumido. A versão completa está no site da OBA (www.oba.org.br)
inclusive com fotos de outras montagens. Este roteiro foi desenvolvido no âmbito do projeto Ciência para
Crianças pela aluna Pamela Marjorie Correia Coelho, sob orientação do Prof. Dr. João Batista Garcia Canalle.
Dúvidas sobre este texto podem ser esclarecidas também com a Pamela no telefone (21) 9322-7506 ou pelo email [email protected] ou [email protected]
ATIVIDADES PRÁTICAS DA X OLIMPÍADA BRASILEIRA DE ASTRONOMIA E ASTRONÁUTICA
a
2 Parte: ASTRONÁUTICA – I OLIMPÍADA BRASILEIRA DE FOGUETES (OBFOG)
Apresentação: Convidamos todos os alunos e alunas e todos os PROFESSORES E PROFESSORAS de todas as escolas
previamente cadastradas na OBA para participarem da OBFOG. Para a escola participar da OBFOG tem que participar
também da OBA, pois a OBFOG faz parte da OBA. Abaixo, damos uma orientação genérica sobre como construir e
lançar um “foguete” constituído de um simples canudinho de refrigerante. Todos os alunos (ou grupos de alunos) e
PROFESSORES(as) (ou grupo de professores(as)) deverão construir e MELHORAR o “foguete” que descrevemos
abaixo, tal que o mesmo vá o mais longe possível.
Alcance mínimo a ser alcançado pelo foguete para poder enviar os resultados para a OBA/OBFOG:
Categoria 1: Alunos do nível 1 precisam lançar seus foguetes para além de 5 metros.
Categoria 2: Alunos do nível 2 precisam lançar seus foguetes para além de 10 metros.
Categoria 3: Alunos do nível 3 precisam lançar seus foguetes para além de 15 metros.
Categoria 4: Alunos do nível 4 precisam lançar seus foguetes para além de 20 metros.
Categoria 5: Professoras precisam lançar seus foguetes para além de 30 metros.
Categoria 6: Professores precisam lançar seus foguetes para além de 40 metros.
A distância deve ser medida entre o local de lançamento e o local de IMPACTO ao longo da horizontal.
Cada escola só pode enviar o MELHOR resultado de cada categoria. Os resultados serão enviados junto com
os resultados das provas da X OBA, juntamente com uma rápida descrição do foguete e da forma de lançamento usado
(incluir, se possível, fotos e ou filmes dos foguetes e dos lançamentos).
Regra básica de segurança:
segurança NUNCA lance ou permita que lancem foguetes, mesmo de canudo de
refrigerante, na direção de pessoas ou animais. Estas atividades devem ser sempre supervisionadas por adultos!
Introdução: Foguetes são veículos espaciais que podem levar cargas e seres humanos para fora da atmosfera da Terra. O
Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) está construindo o foguete chamado VLS, Veículo Lançador de Satélites. Com
ele poderemos colocar pequenos satélites ao redor da Terra, sejam eles do Brasil ou de outros países.
Teoria: Os foguetes funcionam queimando combustível sólido ou líquido e ejetando o resultado desta queima em
altíssima velocidade na direção oposta àquela em que ser quer que o foguete vá. Este é o princípio de uma famosa lei da
Física chamada “ação e reação”. Nesta atividade não vamos usar este princípio (talvez na próxima OBA). Vamos lançar
foguetes por “impulsão”.
A construção e lançamento do “foguete” de canudinho de refrigerante:
1. Providencie um canudinho de refrigerante fino e outro grosso, tal que o fino se encaixe dentro do grosso o mais
justinho possível. Veja na figura ao lado a tampinha de refrigerante com os canudinhos encaixados.
2. Vede uma das pontas do canudo fino, por exemplo, com um pedaço de palito de fósforo contendo a
respectiva cabeça. Além de vedar o canudinho, o peso do pedaço do palito de fósforo na ponta do
“foguete-canudinho” faz com que o centro de massa do foguete fique na metade superior dele, o que
estabiliza o vôo. Fica ao seu critério colocar ou não “aletas” (aquelas asinhas dos foguetes) no seu
“foguete-canudinho”.
Métodos de lançamentos:
• 1o método: Coloque o canudo fino vedado dentro do canudo grosso. Sopre fortemente na
extremidade inferior do canudo grosso e verá o canudinho-foguete, fino, ser lançado para longe.
Meça a distância entre você e onde ele tocou no chão. Varie o ângulo de lançamento e faça o
foguete-canudinho ir ainda mais longe.
• 2o método: Providencie uma garrafa de refrigerante vazia de qualquer volume. Faça um furo em sua tampinha tal que
por ele você consiga passar o canudo grosso até a metade dele. O canudo tem que entrar justinho ou até um
pouquinho apertado. Por isso faça um furo fininho e vá alargando com a ponta da tesoura. Isso é muito fácil de se
fazer. Coloque o canudinho fino dentro do canudo grosso que está preso na tampa da garrafa. APERTE subitamente a
garrafa e verá, talvez, o foguete-canudinho ser lançado para ainda mais longe do que quando soprado. Varie o ângulo
de lançamento, coloque ou não aletas, varie o número ou tamanho delas, varie o tamanho do pedaço do palito de
fósforo que está na ponta do foguete, varie o tamanho da garrafa, etc e descubra como fazer para que o foguete vá o
mais longe possível e ganhe a OBFOG!!!
• 3o método: INVENTE VOCÊ MESMO! Mas não pode usar produto inflamável nem explosivo!
PRÊMIOS DA OBFOG: Os ganhadores de cada categoria serão aqueles que lançarem o foguete-canudinho o mais
longe possível. Os ganhadores das categorias 4, 5 e 6 serão escolhidos pela OBA. O ganhador nacional da categoria 4 terá
que demonstrar seu feito perante todos os participantes da 3a Jornada Espacial. O mesmo se aplica para o ganhador
nacional da categoria 5 e da categoria 6. Estes 3 ganhadores não terão despesas com alimentação e hospedagem durante a
3a Jornada Espacial. O ganhador da categoria 1 também receberá um prêmio, mas ainda não especificado e o mesmo se
aplica para o ganhador da categoria 2 e da categoria 3.
Obs. Atividade desenvolvida por Pamela Marjorie Correia Coelho e Eduardo Oliveira Ribeiro de Souza no âmbito do projeto Ciência para Crianças.
Qualquer dúvida contatar [email protected] ou (21) 2587-7150 ou Pamela no e-mail [email protected] ou (21) 9322-7506