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A física do Giracóptero Intro 01 02 Introdução Você já parou para pensar a respeito da ciência por trás dos brinquedos? Neste experimento buscaremos explicar a física por trás do brinquedo conhecido como Pirocóptero ou Giracóptero. Cadastrada por Gianinni Pelizer Material - onde encontrar em laboratórios e lojas especializadas Material - quanto custa até 10 reais Tempo de apresentação até 10 minutos Dificuldade fácil Materiais Necessários Segurança seguro * Um Pirocóptero – Giracóptero Materiais. Girocóptero. A física do Giracóptero Intro 01 02 Passo 1 Mãos à obra Para soltar o brinquedo, devemos encaixá-lo e puxar o elástico conforme as fotos abaixo. Armando a gominha. Brinquedo armado. Vídeo A física do Giracóptero Intro 01 02 Passo 2 O que acontece Inicialmente, a energia mecânica (Em) para lançar o brinquedo é armazenada, na forma de energia potencial elástica, quando esticamos uma tira feita de material elástico. A quantidade de energia armazenada depende das propriedades elásticas da tira que compõe o brinquedo e da deformação que provocamos quando esticamos a tira. Enquanto a deformação da tira elástica regride, a energia potencial elástica armazenada no sistema é convertida em energia cinética do projetil lançado pelo brinquedo. O projétil é lançado com uma velocidade inicial (Vo) e sua energia mecânica (Em) é dada por (mVo²/2) logo após o projétil abandonar o brinquedo. Nessa expressão, m é a massa do brinquedo. Enquanto o projétil sobe, após ter abandonado a tira elástica do brinquedo, sua energia cinética vai gradativamente sendo transformada em energia potencial gravitacional. Durante essa transformação, a velocidade do brinquedo vai diminuindo em decorrência do aumento da altura atingidaque proporciona aumento da energia potencial gravitacional. No ponto mais alto da trajetória, em que a velocidade v = 0, temos toda a energia mecânica convertida em energia potencial gravitacional, o que, em linguagem matemática pode ser escrito como: Em = mgh. Nessa expressão, mgh representa a medida da energia potencial gravitacional e h é o símbolo usado para representar a altura do projétil em relação à posição de lançamento. Durante a queda do projétil, a energia potencial gravitacional é convertida, gradativamente, em energia cinética, até que o brinquedo volta à altura de lançamento com a mesma velocidade com que partiu. Se desprezássemos a resistência do ar, poderíamos dizer que a Em seria conservada, sendo dada pela soma da energia cinética e potencial do objeto (mv²/2 + mgh), tanto durante a subida, quanto durante a descida. Ocorre, porém, que no caso desse brinquedo a resistência do ar não pode ser desprezada, pois é responsável pelo surgimento da rotação. O projétil é dotado de “hélices” feitas de um plástico que exibe várias dobras. No ato de lançamento, a velocidade inicial do projétil é elevada e a força de resistência do ar que atua sobre ele é relativamente alta. Essa força faz com que as hélices permaneçam “coladas” próximas da haste do projétil. Esse formato é adquirido naturalmente, visto que objetos com perfil flexível tendem a apresentar uma configuração na qual a força de resistência do ar seja minimizada. A física do Giracóptero Intro 01 02 Passo 2 Quando o projétil começa a descer, a partir de uma velocidade nula adquirida no ponto mais alto da trajetória, a força de resistência do ar é relativamente baixa. Além disso, as orientações das dobras fazem com que as “hélices” permaneçam armadas. Cada hélice exerce uma força sobre o ar abaixo de si e recebe, em reação, uma força que produz sobre ela um torque. Por isso, as hélices e a haste na qual elas estão fixadas experimentam um movimento de rotação. Durante a descida, o projétil apresenta uma energia cinética de rotação que permanece praticamente constante. Sua energia cinética de translação, em direção ao solo, também não varia, uma vez que sua velocidade de translação também é constante. Conclui-se, então, que o projétil perde altura, mas não ganha velocidade. Por essa razão, podemos verificar que não há conservação da energia mecânica durante a descida. A energia mecânica perdida é dissipada na forma de pequenos redemoinhos e uma sutil turbulência experimentada pelo ar que fica no caminho do projétil.
