instrumentacao em física - UEM: dezembro 2012

Aparato Morin-Atwood

Postado por Hiram Zaleski Moreira

Experimento com lentes plano concava e plano convexa

Postado por Hiram Zaleski Moreira

O Pêndulo de Foucault

Uma breve história do pêndulo de Foucault.

Um dos experimentos mais famosos de Foucault, no entanto, é admirável até hoje por sua simplicidade: ele demonstrou experimentalmente que a Terra gira! Evidentemente, isso já não era posto em dúvida desde Galileu, mas tal movimento havia sido apenas deduzido, não demonstrado. Foucault simplesmente construiu um pêndulo e fê-lo manter-se oscilando. Com o passar das horas, o plano de oscilação própria do pêndulo parecia deslocar-se. Na verdade ocorria o contrário: a base, a superfície da Terra, é que se movia sob ele. Nos polos, o pêndulo de Foucault faz uma volta completa em um dia. Em uma cidade como São Paulo, situada à latitude de 20º 30', em 24 h o pêndulo gira apenas de 144º.

Hoje, o pêndulo de Foucault serve principalmente no estudo da física experimental e como curiosidade, sendo montado em lugares especialmente preparados. Sua construção é extraordinariamente simples, sendo que toda a evolução que recebeu a partir da concepção original de Foucault consiste apenas em melhoramentos superficiais. Uma das modificações foi a introdução de um sistema de excitação, destinado a fornecer, de tempos em tempos, a energia que o pêndulo perde em cada ciclo para vencer a resistência do ar, e também o atrito que o cabo de suspensão encontra ao flexionar-se. Geralmente, seu comprimento é muito grande, e isso tem uma razão: quanto maior o comprimento do pêndulo, tanto menor é o número de oscilações que ele executa por segundo. Em outras palavras, sua velocidade e a consequente resistência do ar são menores. A massa do corpo suspenso não influi no período; é conveniente, contudo, que ela seja razoavelmente elevada para que o fio de suspensão se mantenha sempre firmemente esticado. O formato do corpo deve ser esférico, o que garante melhor estabilidade. Para marcar o movimento de rotação, Foucault empregou um quadrante, sobre o qual estava montado o pêndulo. Montagens mais fáceis empregam um prato contendo areia, no qual uma agulha presa à parte inferior do corpo traça linhas, à medida que o pêndulo oscila e muda de plano de oscilação. Não é um processo muito recomendável, uma vez que, para cavar a areia, o pêndulo despende energia, à custa do movimento. Todavia se o comprimento do pêndulo e a massa de corpo suspenso forem suficientemente grandes, essa perda de energia é mínima e não chega a comprometer o processo. O pêndulo, então, pode manter-se oscilando, podendo o movimento durar até alguns dias. Os cálculos teóricos podem prever qual será exatamente o desenho resultante.

Descrição

O instrumento consiste em um arco que gira em volta do plano de um pendulo preso na parte superior deste arco. O arco faz referência ao planeta Terra que gira periodicamente em torno de seu próprio eixo de um jeito que não influencie no plano de oscilação do pendulo.

Materiais

- Um pedaço de aproximadamente 8x1,5x40(cm), de Madeira MDF

- Um pedaço de madeira bruta com 5x5x10(cm).

- Uma tira de chapa de ferro com 5x100(cm).

- Dois parafusos cabeça chata

- Um parafuso 4 cm

- Pedaço de fio dental

- Uma chumbada grande de pesca

- Ferramentas

Montagem

Pegue a tira de ferro e faça quatro furos com uma broca de 2,5 mm nas extremidades. Faça um arco fixando as extremidades uma na outra no pedaço menor de madeira bruta. Feito isso, faça um furo no meio da madeira MDF e fixe o conjunto madeira bruta e arco nessa madeira MDF que servirá como base do sistema. Faça um furo no polo superior do arco e amarre a chumbada usando o fio dental.

Imagens do pêndulo construído:

Postado por:

Dayson de Mello Silva

Trabalho feito por:

Hiram Zaleski e Dayson de Mello Silva

Referências

http://www.geocities.ws/saladefisica9/biografias/foucault.html

O Aparelho de Morin

Uma breve história do aparelho de Morin

Um dos grandes problemas enfrentados por Galileu na época em que determinou que a distância percorrida por um corpo em queda livre é proporcional ao tempo ao quadrado, foi o de medida do tempo, já que os tempos de queda eram muito curtos. O “problema de medida de Galileu” só foi resolvido em definitivo na segunda metade do século XIX, quando um general francês, professor do Conservatório de Artes e Ofícios de Paris, Jules Morin, constrói uma máquina que permite o registro gráfico imediato para um corpo em queda livre. O aparelho que leva o nome de “Aparelho de Morin” consiste de um cilindro girante(a velocidade constante), com uma folha de papel gráfico afixado a ele, no qual se encontra um peso(um tronco de cone munido de uma caneta) bastante próximo a ele e guiado por duas guias de arame.

Descrição

O aparelho desenvolvido neste trabalho é um mesclado entre a máquina de Atwood e o aparelho de Morin. Um pouco diferente do aparelho de Morin, este aparato opera com um cilindro na horizontal ligado a um peso que é acelerado apenas pela gravidade.

Materiais

Os materiais usados podem ser encontrados em marcenarias, depósitos de materiais para construção, ferro velho e lojas de ferragens e rolamentos.

1 - Madeiras em MDF.

2 - Tubo de PVC 5”

3 - Tampas na mesma medida do tubo

4 - Um pedaço pequena de chapa galvanizada.

5 - Pequenos rolamentos

6 - Um eixo roscado

7 - Porcas e rodelas

8 - Parafusos de vários tamanhos.

9 - Uma pequena polia.

11 - Cordão.

11 - Dois Pesos.

11 - Parafuso cabeça de gancho.

11 - Ferramentas

Montagem

Primeiramente monte o cilindro usando o cano e as tampas de PVC. Corte o cano com aproximadamente 70cm e fixe as tampas nas suas extremidades. Corte a barra roscada com aproximadamente 100cm, faça um furo no centro de cada tampa ou seja nas extremidades do cilindro. Atravesse o cilindro com essa barra e fixe-o no centro da barra usando as rodelas e parafusos. Em seguida monte a base que irá dar suporte para o sistema usando as madeiras de MDF. Monte o suporte na forma de um H, de modo que o cilindro caiba na parte superior desta armação em forma de H. Na sequencia, fure com uma broca da mesma espessura da barra roscada a parte de cima de modo que o eixo do cilindro atravesse a armação. Fixe os rolamentos nas extremidades onde o eixo entra em contato com a madeira, assim alivia o atrito. Feito isso, parafuse uma madeira desde uma extremidade na parte superior da armação, até a outra extremidade, confinando o cilindro dentro da armação. Esta madeira deve ser um pouco mais comprida de forma a dar suporte para a roldana. Esta roldana deve ser acoplada ao sistema por dois ganchos, aqueles parafusos com cabeça de gancho. O eixo que atravessa a roldana é feito com a sobra da barra roscada usada pra fazer o eixo do cilindro. No outro lado, na parte oposta onde você fixou a roldana, vai sobrar um pedaço do eixo, nessa parte do eixo é que fixamos a placa de chapa galvanizada. A função da chapa é manter uma velocidade constante, pois ela irá atritar com o ar. Na outra ponta do eixo, embaixo na roldana, fixe um pequeno cilindro de plástico na ponta do eixo, ou seja, na extremidade da barra roscada. Enrole um barbante nesse cilindro, e na ponta fixe um peso, é este peso que com a força da gravidade irá desenrolar o barbante e consequentemente acelerar o cilindro. Por fim, atravessem na parte superior da armação, um pouco acima do cilindro duas vias de fios, elas irão servir de trilho para o carrinho que fixamos o lápis que fará o gráfico. Este carrinho é feito com um pedaço de madeira e também é animado pela gravidade. Neste carrinho fazemos dois furos por onde passaram os trilhos feitos de fio. Fazemos outro furo no meio do carrinho e perpendicularmente ao trilho pra fixarmos o lápis.

Imagens do aparelho montado: