CANHÃO DE BORRACHA
Autores: Pedro Lallo Barbosa; Felipe Nonino M. S. Ferreira; Matheus Yuri S.
Ferreira
1.
Objetivo:
Provar, de forma simples e barata, a lei da conservação de quantidade
de movimento, utilizando um canhão de borracha (lançador) e um projétil.
Quando uma das partes ganha quantidade de movimento a outra perde igual
quantidade de movimento.
2.
Você Sabia?
Dentre muitos campos do conhecimento em que atuou (filosofia,
medicina, matemática e etc), René Descartes enunciou leis de movimento em
seu tratado Princípios de Filosofia (1644) [1]. Essas leis apresentam muita
semelhança com as leis de Newton, diretamente influenciado por Descartes.
Eis o enunciado de uma delas:
Primeira lei da natureza: “cada objeto, uma vez dotado de movimento,
sempre permanece neste mesmo estado; e que, conseqüentemente, uma vez
posto em movimento ele sempre continua a se mover.”
A quantidade de movimento, que Descartes chamava de força do
movimento, seria, por conseqüência, conservada na totalidade do Universo.
A conservação da quantidade de movimento só pode ser estabelecida
quando Newton definiu e demonstrou matematicamente a grandeza velocidade
e, consequentemente, à quantidade de movimento, o seu caráter vetorial,
substituindo o produto mv pelo produto da massa e a velocidade vetorial [2].
3.
Motivo da Escolha:
A escolha do experimento foi feita com base no interesse de
compreender a interação do movimento de dois corpos em alguns
acontecimentos do cotidiano, como, por exemplo, o disparo de uma arma, que
recua ao ser disparada, além de lançar o projétil.
4.
Como Construir:
4.1.
Materiais
3 Pregos de Aço; 1 Anel de Borracha Elástica (pedaço de
câmera de ar de pneu moto ou bicicleta); Pedaço retangular de madeira
(15,3cmx7cm); Serra; Martelo; Chapa de aço (15,3cmx7cm); Fita DuplaFace; Grafite em pó; Um pedaço de fio de cobre revestido; Anel de
algum metal resistente (no caso é um de prata); 1 tampinha de garrafa
de vidro de refrigerante ou cerveja; Barbante; Placa de vidro para a base
(Tamanho de médio a grande de preferência); Moeda de 10 centavos
(Moeda Nova); Cronômetro; Régua; Fósforo; Tinta.
4.2.
Construção
Utilizando o pedaço retangular de madeira (plataforma), pregue
os pregos de forma que a sua posição corresponda aos vértices do
triangulo isósceles (figura 1). Com a fita dupla face, colar a chapa de aço
na base da plataforma de madeira (figura 2).
Figura 1 – Pregos colocados compondo um
Figura 2 – Colagem da chapa de metal na
triangulo isósceles
plataforma de madeira com fita dupla face.
Passe o anel de borracha elástica por dentro do anel de metal
(figura 3). Utilize um prego e faça dois furos paralelos na tampinha de
modo a passar o fio de cobre revestido por eles (figura 4).
Figura 3 – Anel de borracha dentro do
Figura 4 – Fio de cobre atravessando a
anel de metal.
tampinha.
Amarre as extremidades do fio de cobre revestido ao anel de
metal (Figura 5).
Figura 5 – Fio de cobre amarrado ao anel de metal.
Prenda o conjunto da figura 5 aos pregos da plataforma de
madeira, conforme figura 6. Amarrar pedaço de barbante ao anel e ao
prego da plataforma (Figura 7).
Figura 6 – Associação do conjunto da
Figura 7 – Barbante amarrado ao anel de
figura 5 aos pregos da plataforma de
metal e ao prego da plataforma.
madeira.
Aplicar o grafite em pó na superfície do vidro e posicionar a
plataforma de madeira sobre a extremidade do vidro (Figura 8).
Mergulhar o projétil (moeda) em tinta para marcar a aterrissagem.
Colocar o projétil na tampinha (Figura 9).
Figura 8 – Plataforma de madeira posicionada
Figura 9 – Projétil posicionado na tampinha.
sobre a extremidade do vidro com grafite.
4.3.
O que medir
Estando tudo pronto para o lançamento realize as medidas.
Primeiro meça a massa do projétil (moeda) e da plataforma
completa em uma balança.
O lançamento do projétil ocorrerá com a queima do barbante,
desta forma o projétil adquire velocidade na direção horizontal, assim
como a plataforma. Para mensura-las será necessário medir o tempo do
movimento tanto da plataforma quanto do projétil em voo e as
respectivas distâncias percorridas.
Medida do tempo de voo do projétil (T): utilizando 2 cronômetros
medir o tempo de voo e realizar a média dessas leituras. Fique atento,
pois tudo ocorrerá muito rápido.
Medida do tempo de recuo da plataforma (T): filme o
comportamento da plataforma durante o disparo e utilizando um editor
de vídeo obtenha o tempo de recuo com precisão.
Medida do espaço percorrido do projétil (S): meça a distância da
primeira marca de tinta até a posição inicial da plataforma (no caso, a
extremidade do vidro - Figura 10).
Figura 10 – Plataforma posicionada na extremidade da placa de vidro.
Medida do espaço percorrido pela plataforma de madeira (S):
utilizando a régua, medir a posição final da plataforma em relação a
extremidade do vidro.
Após, tomadas as medidas, calcular a velocidade dos dois
corpos usando a equação 1 :
V=S/T (1)
Posteriormente calcular a quantidade de movimento de ambos
com a equação 2.
Q=m.v (2)
Depois compare os valores obtidos de quantidade de movimento
dos dois corpos e verifique se houve conservação dessa grandeza.
5.
Comentários
5.1.
Dificuldades
 Reduzir o atrito entre a plataforma e a base de vidro
Solução: Aplicar grafite ou utilizar outro material com a mesma
finalidade entre as duas superfícies.
 Medir o tempo de recuo da plataforma.
Solução: Filmar lançamento, e a partir de um editor de vídeos,
analisar o tempo de recuo da plataforma.
6.
Referências
[1]http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/rene-descartes/rene-descartes8.php#ixzz1yMZRUU00
[2]http://adaoreinaldo.blogspot.com.br/2010/04/quantidade-de-movimento-umpouco-da.html