Aparelho de Morin

Ao estudar a razão da queda dos corpos Galileu se deparou com a impossibilidade de mensurar o tempo de queda de um corpo em queda livre. Essa impossibilidade se dava pelo simples fato de não haverem instrumentos adequados para a medida do tempo de queda, para tanto Galileu teve a engenhosa ideia de diluir o tempo de queda de uma massa utilizando um plano inclinado. 

Na segunda metade do século XIX surge uma solução mecânica para a problemática de Galileu. O general Jules Morin, da Escola de Metz, em Paris, cria uma máquina que permite descrever com boa precisão o movimento de um corpo nem queda livre a partir de um registro gráfico. Tal máquina cinemática recebeu o nome de "aparelho de Morin". O aparelho consiste de um cilindro girante com velocidade angular constante (garantido por um sistema de peso e compensador de aceleração - aletas girantes), de onde se solta um corpo, um tronco de cone de bronze, preso por guias verticais de arames, garantindo a queda livre em linha reta (sem oscilação). Este tronco de cone é munido de uma caneta ou lápis para fazer o registro gráfico sobre uma folha de papel gráfico colada no cilindro que gira. Tal aparelho substitui de forma excelente o plano inclinado, permitindo a verificação direta das equações da cinemática.

Montagem:

O aparelho de Morin apresenta uma montagem simples, podendo ser confeccionado com materiais de baixo custo obtidos em lojas de materiais de construção ou resto de madeireiras.

Os materiais utilizados são:

4 – Placas de madeira, duas para as laterais que devem ter 90cm de diâmetro e largura entre 15 e 30 cm, duas placas para base com largura de 30 cm e comprimento de 60cm.

2 – Rolamentos

1 – Barra de rosca de 1m

1 – Cano de PVC com tampa

1 – Chapa de ferro

6 – Polcas

1 – Massa

8 – Parafusos

1 – Caneta

1 – Quadrado pequeno de madeira

1m – Barbante

      – arame

Um vislumbre gráfico do aparelho de Morin seria:

Figura 1: Esquema do Aparelho de Morin

Considerando a montagem por partes, começaremos pelo suporte.

Montagem do suporte superior e inferior deve ser feita como na imagem:

Figura 2: Esquema dos suportes

Para a fixação basta usar o parafuso e montar o suporte da seguinte forma:

Figura 3: Esquema do suporte pronto.

O Próximo passo é monte o cilindro e encaixá-lo no suporte, para fazer isso basta furar o centro de ambas as tampas e passar a barra com rosca fixando-a com as polcas.

Para fazer o suporte para a caneta, basta furar o pequeno pedaço de madeira (10x5x1) como na imagem, e transpassar os arames:

Figura 4: Suporte para a caneta (corpo que cairá)

É importante ressaltar que os buracos 1 e 2 deve ser bem mais largos que os arames. Após a confecção basta fixá-lo ao suporte da seguinte maneira:

Figura 5: Fixação do suporte no aparelho.

O bloco de madeira deve cair em queda livre enquanto o cilindro gira, a medida que o bloquinho cai, a caneta fixada a ele risca uma folha de papel que está fixada ao cano de PVC. Porém para que isso seja possível nos falta agora criar um mecanismo que faça o cano girar com velocidade uniforme, para isso basta enrolar o fio de barbante no parafuso e fixá-lo a massa, é aconselhável utilizar uma roldana na borda da lateral da plataforma superior, para impedir que a massa desça de forma acelerada é preso ao topo da barra rosqueada um dissipador, que nada mais do que é uma hélice feita com a chapa de ferro. A montagem final fica igual ao mostrado na figura 1.

O Aparelho de Morin que confeccionamos foi o seguinte:

Figura 6: Aparelho de Morin confeccionado.

O Aparelho de Morin representa uma opção muito didática para se trabalhar a cinemática da queda livre. Uma vez que ele traça o gráfico, espaço por tempo, esperado para a queda livre de um corpo, sem a necessidade de fazer um plano inclinado e mensurar repetidas vezes a posição e o tempo do corpo.

Postado por: Thiago V. M. Guimarães

                     Ghiovani Zanzotti Raniero