Atividade experimental: Movimento uniforme de uma bolha de ar
É muito difícil observar um movimento puramente uniforme em uma situação cotidiana,
como no deslocamento de um veículo, ou mesmo no deslocamento de uma pessoa. Isso porque,
em movimentos comuns, você precisa se desviar de obstáculos, subir ou descer ladeiras, o que
pode alterar o valor da velocidade. Contudo, em experimentos de laboratório, é relativamente fácil
produzir movimentos uniformes. Nesta atividade experimental, você irá produzir um dispositivo
para estudar esse tipo de movimento. Junte-se a dois ou três colegas para produzir o material e
realizar o experimento.
Além de observar um movimento uniforme, nessa atividade, você irá representar o
movimento por meio de um gráfico. Os gráficos são muito utilizados nas ciências para representar
a variação de duas ou mais grandezas relacionadas. A grande utilidade dos gráficos é a que eles
permitem uma rápida visualização do que ocorre com as grandezas representadas.
Você vai precisar de
1 pedaço de mangueira transparente com 60 cm de comprimento
1 régua transparente de 50 cm de comprimento
1 cronômetro
Um pouco de óleo ou outro líquido bastante viscoso
2 tampas para as extremidades da mangueira (veja descrição no texto)
Fita adesiva transparente
A fotografia a seguir mostra os materiais utilizados na montagem:
A mangueira pode ser adquirida em lojas especializadas em vendas de mangueiras. Não
há uma definição precisa para os diâmetros interno e externo da mangueira, mas é bom que o
diâmetro interno não seja muito pequeno. Em nossa montagem, utilizamos uma mangueira de
diâmetro interno de 6,5 mm (mm = milímetros) e diâmetro externo de 10 mm. Dependendo do
diâmetro interno da mangueira, você pode improvisar as tampas com tampas de caneta ou massa
de modelar. Com o diâmetro da mangueira que usamos, improvisamos as tampas com dois
pedacinhos de um bastão de cola quente, de diâmetro de 7 mm.
Como líquido viscoso, sugerimos utilizar óleo de motor de automóvel. Esse tipo de óleo é
bastante viscoso e permite uma lenta movimentação da bolha de ar em seu interior, o que facilita
as medidas. Experimentamos óleo de cozinha, mas, por ser menos viscoso, a realização das
medidas torna-se mais difícil . Outros líquidos também podem ser experimentados.
ATENÇÃO: sugerimos cuidado ao utilizar o óleo de automóvel. Ele não deve ser ingerido de
forma alguma e, após a construção do experimento, as mãos devem ser lavadas com água e
sabão. Para maior segurança, sugerimos a supervisão de um adulto na realização desse
experimento.
O cronômetro pode ser adquirido a preços muito baixos, em lojas de material importado.
Há, nessas lojas, certos reloginhos digitais que possuem a função cronômetro, como o mostrado
na fotografia acima. Também pode ser utilizado um relógio comum que possua a marcação dos
segundos.
Passo a passo
Utilizando pedaços da fita adesiva, fixe a mangueira transparente na régua. Atente para
três pontos importantes: i) a mangueira deve ficar reta; ii) a mangueira não deve ser amassada;
iii) deve sobrar 5 cm da mangueira para cada um dos lados da régua. Veja as figuras a seguir:
Em seguida, tampe um dos lados da mangueira com as tampas improvisadas por você.
Coloque o óleo na mangueira, de modo a preenchê-la quase completamente.
Tampe a outra extremidade da mangueira de modo a deixar uma pequena bolha de ar em
seu interior. Esta bolha de ar será o corpo que se movimentará no interior da mangueira, com
movimento uniforme. Está pronto o seu aparelho para se estudar o movimento uniforme. Agora
execute a atividade:
Executando a atividade
Para realizar a atividade, serão necessários pelo menos dois alunos: um para segurar a
régua com a mangueira e o cronômetro e o outro para anotar os dados na tabela mais adiante.
Inicialmente coloque a régua na posição vertical e espere até que a bolha esteja na
extremidade superior da mangueira. Em seguida, gire a régua e observe a bolha de ar se
movimentar no interior da mangueira. Quando a bolha passar pelo ponto zero da régua, o aluno
que está com o cronômetro deverá dispará-lo, para iniciar a contagem. Nesse momento, o aluno
que anota os dados deverá marcar na tabela os valores zero, na coluna distância e zero, na
coluna tempo.
Em seguida, de 5 em 5
segundos, ou de 10 em 10
segundos, conforme seja mais
conveniente para o grupo, o
aluno que está com o
cronômetro deverá informar
em voz alta o valor da
distância percorrida pela bolha
de ar, olhando diretamente
para o número na régua. Para
facilitar a leitura, o aluno que
segura
a
régua
deverá
movimentar o cronômetro junto
com a bolha (veja a figura ao
lado). O aluno que irá anotar
os dados deverá estar sempre
atento para não anotar os
valores errados.
Ao final do movimento
da bolha, a tabela deverá estar preenchida com valores de tempo e de distância. É importante
realizar o experimento algumas vezes, antes de tomar as medidas para se familiarizar com a
tomada de dados. Antes mesmo de iniciar a tomada de dados, os valores de tempo já poderão
ser preenchidos na tabela, de 5 em 5 segundos, de 10 em 10 segundos, ou em outra unidade,
conforme seja mais conveniente para o grupo, em função da facilidade com que as medidas
possam ser realizadas.
Tempo (s)
0
Distância (cm)
0
Em seguida, responda às questões que se seguem.
Questões:
1 – Para cada intervalo de tempo medido e representado na tabela acima, calcule o valor da
velocidade da bolha, usando a expressão d = vt (utilize uma calculadora para facilitar a realização
dos cálculos). É possível que os valores calculados por você possam variar um pouquinho, de um
intervalo para outro, mas, de modo geral, você pode dizer que o movimento da bolha é uniforme?
Por quê?
2 – Com os dados da tabela acima, construa o gráfico do movimento da bolha de ar na
mangueira. O gráfico a ser construído é da distância percorrida em função do tempo. Para isso,
os valores de distância deverão ser representados no eixo Y e os valores de tempo deverão ser
representados no eixo X. Use o plano cartesiano abaixo para realizar a representação. Comece
representando os pares de valores da tabela como pontos e depois trace o gráfico, isto é, trace
uma linha ligando os pontos.
3 – A tabela, a seguir, foi obtida, ao serem realizadas medições, em laboratório, de um carrinho
que se desloca sobre uma mesa, com movimento uniforme.
Tempo (s)
0
2
4
6
8
10
Distância (cm)
0
5
10
15
20
25
A partir dos dados da tabela, responda às questões que se seguem:
a) Qual o valor da velocidade do carrinho? Esta velocidade é constante?
b) Qual dos gráficos, abaixo, A ou B, pode representar a distância percorrida pelo carrinho, em
função do tempo? Por quê?
25
25
A
Distância (cm)
20
Distância (cm)
B
20
15
10
15
10
5
5
0
0
0
2
4
6
8
10
Tempo (s)
c) A velocidade também pode ser representada
graficamente, em função do tempo, mas, para um
movimento uniforme, diferentemente da distância
percorrida, ela tem sempre o mesmo valor, pois é
constante. Assim, seu gráfico tem o aspecto mostrado
na figura ao lado: uma linha reta com valor constante,
ao longo do tempo.
A partir dessas informações, qual dos dois gráficos, C
ou D, mostrados na próxima página, pode representar
a velocidade do carrinho desta atividade? Por quê?
0
2
4
6
Tempo (s)
8
10
5,0
C
3,0
Velocidade (cm/s)
Velocidade (cm/s)
3,5
2,5
2,0
D
4,5
4,0
3,5
3,0
1,5
0
2
4
6
Tempo (s)
8
10
0
2
4
6
8
10
Tempo (s)
Referências bibliográficas
FERREIRA, N. C. Estudo do movimento retilíneo e uniforme. In: Revista Brasileira de Ensino de
Física. Setembro, 1980, pp. 15-20.
GEWANDSZNAJDER, F. Ciências, 9º ano: matéria e energia. 3ª ed. 3ª imp. – São Paulo: Ática,
2010.
MÁXIMO, A. e ALVARENGA, B. Curso de física, volume 1. 5ª ed. – São Paulo: Scipione, 2000.