Guia2 - Ciência Viva
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Índice Uma aventura no misterioso Mundo Magnético... página 3 Regras de segurança página 5 Um guia com ‘Um pouco de Ciência’ pelo meio.... página 6 I. Vamos começar por estudar a bússola Página 7 II. E agora... vamos estudar ao ímanes Página 9 III. Quando um íman s e aproxima da bús sola... Página 10 IV. O campo magnético Página 12 IV. O electromagnetismo Página 13 2 Uma aventura no misterioso Mundo Magnético... Hoje vamos experimentar o Magnetismo e o electromagnetismo. Esta força, que parece misteriosa, mora bem dentro da matéria e é provocada pela forma como os electrões rodam em torno dos átomos, como planetas em torno do Sol. É um pouco complicado perceber as origens do magnetismo mas podemos estudar os seus efeitos e poderes. A Física, e em particular a Física dos Materiais, permite compreender o Magnetismo e os seus fenómenos e desenvolver materiais avançados que têm uma grande importância nos dias de hoje. És capaz de indicar equipamentos e objectos onde os materiais magnéticos sejam muito importantes? ✎ Discute este assunto com os teus colegas de grupo e regista as tuas descobertas na Ficha de Experiência. 3 Bem, eu posso enumerar uma série deles: Fitas e discos magnéticos para gravação Cabeças de leitura de gravadores de vídeo e som e de computadores Motores eléctricos... como dos carros de pista... Telefones Electro-ímanes Colunas de som Tiras magnéticas de cartões de crédito, multibanco e outros ...certamente que te lembraste de outras coisas e a lista não tem fim... Como vês, inesperadamente, os materiais magnéticos estão por todo o lado! Hoje vais ser um verdadeiro Físico e experimentar o magnetismo e os seus efeitos. Vais estudar a bússola e os ímanes, conhecer o campo magnético e as suas relações com a corrente eléctrica. Vais estudar materiais magnéticos e não magnéticos e mesmo construir uma bússola. Vamos a isso? 4 Regras de segurança Os dois ímanes que vais usar são muito fortes e por vezes atraem-se com muita força. Tem cuidado para não entalares as pontas dos dedos. Os ímanes que vais experimentar são fortes e podem alterar a magnetização da bússola, estragando-a. Nunca aproximes demasiado os ímanes da bússola. Deixa sempre, pelo menos, uma distância de 5 cm. 5 Um guia com ‘Um pouco de Ciência’ pelo meio.... I. Vamos começar por estudar a bússola. Crê-se que as primeiras bússolas tenham sido utilizadas por marinheiros chineses por volta do ano de 850 da nossa era. A invenção terá então sido espalhada por astrónomos e cosmógrafos. No mundo ocidental começou a ser utilizada por volta do ano de 1187. Uma das primeiras descrições surge num documento de origem árabe escrito em 1242: uma agulha magnetizada, presa a um bóia de madeira e flutuando na água, aponta a Estrela Polar. Alguns historiadores defendem que, já nos anos 80 da nossa era, os chineses usavam o zinan (ver figura) para alinhar templos e outros edifícios importantes. Uma peça de minério de ferro, talhada em forma de concha, rodava sobre uma Esquema da primeira bússola chinesa o zinan placa de bronze polido indicando o Sul. 6 Põe uma bússola na palma da mão. Espera que o seu ponteiro fique imóvel e observa. ✎ 1. Como é a bússola? Escreve quatro frases que ajudem a descrevê-la. Sem a levantar da palma da mão, roda-a lentamente. ✎ 2. O que acontece? A agulha escura da bússola é atraída para o pólo norte magnético terrestre. A Terra, devido à sua constituição, é um íman gigante: ao longo de todo o planeta existe um campo magnético (semelhante ao dos ímanes) que converge nos pólos magnéticos terrestres– o pólo magnético sul e o pólo magnético norte. No hemisfério norte a agulha escura da bússola é atraída para o pólo magnético norte. O norte magnético, para onde a agulha da bússola aponta, não indica exactamente a direcção do ponto cardeal Norte nem a direcção do Pólo Norte. O Pólo Norte geográfico é o local por onde passa o eixo imaginário de rotação da Terra. A diferença entre as suas posições chamase declinação magnética. A declinação varia conforme o local do mundo. Em Portugal é preciso 7 rodar a bússola cerca de 7º no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio para a orientar correctamente (no Canadá, por exemplo, pode ser superior a 40º!). ✎ 3. Para onde aponta o ponteiro escuro? Conseguirás orientar correctamente a bússola? ✎ 4. Desenha a bússola correctamente orientada escrevendo o nome dos 4 pontos cardeais principais. Escreve também o nome dos outros 4. Se precisares, pede ajuda ao teu professor. No quadro está escrito o nome de seis objectos. ✎ 5. Preenche a tabela da Ficha de Experiência indicando a direcção do ponto cardeal que corresponde a cada objecto. ✎ 6. Compara os teus resultados com o dos outros grupos. O que está a acontecer? Que conclusões podes tirar? 8 II. E agora...Vamos estudar os ímanes. Pega nos dois ímanes de aquário e, com os colegas do teu grupo, explora o comportamento desse misterioso par... ✎ 1. Escreve, na ficha de experiência, uma frase por cada descoberta e observação feita. ✎ 2. Quando todos tiverem terminado comunica as tuas descobertas aos teus colegas. Acrescenta as descobertas dos outros grupos à tua lista. 9 III. Quando um íman se aproxima da bússola... 1. Vamos usar apenas um íman 2. Sê paciente. Espera sempre até a agulha da bússola ficar imóvel Põe uma bússola num dos cantos da mesa e noutro coloca o íman. Escolhe os dois cantos de tal forma que a agulha da bússola fique perpendicular ao íman. Não te esqueças de orientar correctamente a bússola. Arrastando LENTAMENTE o íman sobre a mesa, aproxima-o da bússola perpendicularmente e observa-a. Quando observares alguma coisa de especial pára. ✎ 1. Qual a distância entre o íman e a bússola nesse momento? O que acontece? Aproxima o íman LENTAMENTE, na perpendicular, até chegar a 5 cm da bússola. 10 ✎ 2. O que observas? Que ponto cardeal indica a bússola? Roda o íman 180º sobre si próprio. ✎ 3. O que observas? Que ponto cardeal indica agora a bússola? O íman, tal como o campo magnético terrestre, também tem dois pólos. Marca, nas etiquetas existentes nas pontas do íman, o Pólo Norte e o Pólo Sul. Usando a mesma técnica marca, no outro íman, o Pólo Norte e o Pólo Sul. S abendo qu ais são os pólos dos dois ímanes , repete a investigação que fizeste há pouco sobre os ímanes. Agora já podes responder a estas perguntas: ✎ 4. Quantos pólos magnéticos tem um íman? Quais são? ✎ 5. O pólo sul e o pólo norte do íman atraem-se ou repelem-se? ✎ 6. Os pólos sul de dois ímans atraem-se ou repelem-se? 11 ✎ 7. Os pólos norte de dois ímans atraem-se ou repelem-se? ✎ 8. Que materiais atrai o pólo sul de um íman? E o pólo norte? ✎ 9. A agulha da bússola também está magnetizada. Onde está o Pólo Sul da agulha? Lembra-te do dito popular: os contrários atraem-se! 12 IV. O campo magnético. Agora vais tentar “ver” a forma do campo magnético do íman. Põe o íman por baixo da caixa com a limalha e observa. Move lentamente o íman pelas paredes da caixa. Segura o íman e a caixa ao mesmo tempo e sacode. Observa as formas e as linhas feitas pela limalha de ferro. Essas linhas são as linhas do Campo Magnético e indicam a sua força em cada ponto. Quanto mais próximas estiverem, mais forte é o campo magnético. ✎ 1. Faz um desenho do campo magnético, como tu achares que ele é. ✎ 2. Onde pensas que o campo magnético é mais forte? ✎ 3. Achas que o campo magnético tem volume? 13 V. O Electromagnetismo. Monta o circuito da figura usando a chave de fendas para ligar a forquilha ao casquilho (A) e a boca dos crocodilos para as outras ligações. Usa a ligação (B) para interruptor. Nos pontos (C) e (D) liga os crocodilos aos terminais dos fios. D B C A Verifica, fechando o interruptor se não tens problemas eléctricos. Abre o circuito. Coloca uma bússola dentro da caixa de acrílico e, rodando a caixa, alinha a agulha da bússola com o enrolamento de cobre. Orienta correctamente a bússola. 14 ✎ 1. Fecha o circuito. O que aconteceu? ✎ 2. Que ponto cardeal indica a bússola? ✎ 3. Abre o circuito novamente. O que acontece? Sem alterar nem a posição da caixa nem a da bússola troca as ligações (C) e (D). ✎ 4. Que ponto cardeal indica agora a bússola? ✎ 5. O que acontece? Porque será que mexe a agulha quando passa corrente eléctrica na bobine? 15
