Exemplificando:

Designação:

A caixa de fósforos e a argola de chaves

Categoria:

Física

Mecânica

Grupo etário:

5 anos ou mais

Para quantos?:

2 ou mais

Onde?

Numa sala

Quanto tempo?

Cerca de 20 minutos

Materiais:

Um objecto leve e um pesado (ex. Uma caixa de fósforos e uma argola de chave)

Uma vara, p. ex., um lápis comprido, um cachimbo, uma bomba de ar, um fio de 1 metro

Objectivos:

Ganhar experiência em:

·                 Massa e inércia

·                 Alavanca e seu significado

·                 Movimento uniforme e acelerado

Passos:

Começar por amarrar os dois objectos às extremidades do fio. Depois, segurar a vara à altura dos olhos e passar o fio por cima. Segurar simultaneamente o objecto leve com a outra mão e puxar o pesado até quase tocar a vara. O objecto leve deve ser mantido na horizontal, como se vê na figura, nunca acima do nível da vara.

Que pensas que acontece se soltares o objecto leve?

Provavelmente pensarás como eu, quando fiz a experiência pela primeira vez: Tinha a certeza de que o objecto pesado iria cair, puxando também o outro e ambos caindo ao chão. Mas não foi o que aconteceu!

É, no entanto, verdade que o objecto pesado cai, mas não ao chão, porque o leve enrola o fio à volta da vara e tudo pára.

Explicação científica:

Primeiro, tem de se imaginar um objecto leve atado a um fio e suspenso como um pêndulo. Se esse objecto estivesse simplesmente atado à vara e fosse solto, ele oscilaria por algum tempo. Chegaria, até, a atingir quase a mesma altura daquela em que iniciou o movimento.

Mas a velocidade a que oscila depende do comprimento do fio. Bastará fazer a experiência com um fio mais curto para verificar que oscila mais depressa do que com um comprido.

Na nossa experiência o objecto leve não consegue oscilar imperturbável, pois o outro puxa o fio ao cair. Ora, o fio que o objecto leve faz oscilar fica cada vez mais pequeno, assim oscilando cada vez mais depressa. Então, como está mais rápido, consegue subir mais alto do que do que é comum. Voa por cima da vara e desce para o outro lado, ganhando mais energia que o faz voltar a oscilar. Uma vez que o fio fica cada vez mais curto, todo o processo se repete até que se enrola tantas vezes que a força com que o objecto pesado o puxa deixa de ser suficiente. Isto claro que faz fricção, o que pode facilmente ser testado: depois da experiência, tenta puxar o objecto pesado para cima, puxando o fio sem previamente o desenrolar. É agora muito mais difícil do que quando simplesmente repousava na vara.

Variações possíveis:

Referências:

http://www.physicsfuerkids.de/lab1/versuche/streibund/index.html

Atenção:
Assegurar que os objectos não sejam demasiado grandes para que não colidam durante o processo, porque se colidirem, o fio deixa de enrolar e ambos os objectos caem de imediato.

Exemplificando:

Designação:

Mergulhador em garrafa de água

Categoria:

Física

Pressão

Grupo etário:

3- 6 anos

Para quantos?:

6 crianças

Onde?

Sala do grupo

Quanto tempo?

 Cerca de
60 minutos

Preparação/materiais:

§         Conceber símbolos, desenhá-los, pintá-los e recortá-los

§         Recolher os materiais

§         Fazer a experiência antes de a apresentar ao grupo

Para o cartaz grande, colar cartão amarelo e azul, garrafas de plástico, plasticina, cartão, tampas de esferográfica, água, copos, papel, lápis, mergulhadores, fita adesiva, tesoura

Objectivos:

Sócio-emocionais:

§         As crianças aprendem a cooperar.

§         As crianças ajudam-se mutuamente.

Cognitivos:

• Na fase da introdução as crianças contribuem com o seu conhecimento.
• As crianças aprendem e compreendem como funciona.

Boa coordenação:

• As crianças moldam a plasticina por forma a que o mergulhador fique na vertical dentro de água.

§         As crianças enchem as garrafas de água.

Passos:

1.      Introdução:

Os símbolos pintados estão numa caixa. O cartaz com terra e água é colocado no meio. Cada criança pega num símbolo, diz o que é e coloca-o no sítio correcto. Logo que todos os símbolos estejam colocados no cartaz, verifica-se se está tudo correcto.

2  Execução:

As crianças pegam num pouco de plasticina e formam uma bola. Esse pedaço de plasticina é preso à tampa. Cada criança verifica se o mergulhador fica na vertical. Se estiver, as crianças enchem as garrafas de água. Introduzem o mergulhador e fecham a garrafa.

Quando pressionam a garrafa, o  mergulhador desce, quando se solta a garrafa, o mergulhador volta a subir.

3. Fase final:

Cada criança apresenta o seu mergulhador mais uma vez, individualmente.

Explicação científica:

Como explicar a existência da impulsão?
Em cada líquido, há pressão hidrostática, que aumenta com a altura da coluna de líquido. No caso da água, a pressão é de c. 0,1 bar por metro. No caso de um corpo que imaginamos suspenso num aquário, a pressão hidrostática que é exercida pelos lados está equilibrada. No desenho abaixo, este efeito é ilustrado por setas dirigidas ao corpo à direita e à esquerda. Contudo, acima e abaixo do corpo, a pressão não é idêntica, uma vez que este sobe com maior profundidade. Daqui resulta que há uma maior pressão a actuar sobre a superfície inferior do corpo do que sobre a superior. Se esta força for superior ao peso do objecto, este é deslocado para cima.

Variações possíveis:

O mergulhador não pode variar excepto na cor da plasticina. A Introdução e conclusão podem ser diferentes, ao gosto de quem desenvolve a experiência.

Referências:

Ardley, Neil/Burnie, David: Spannende Experimente aus Natur und Technik, Loewe-Verlag

http://www.kopfball.de/arcexp.phtml?kbsec=arcexp&selExperiment=326&dr=datum#auftr

Atenção:
Não abanar o mergulhador, pois, de outro modo, ele afunda.

Exemplificando:

Designação:

O tubo trepador

Categoria:

Física

Mecânica

Grupo etário:

5 anos ou mais

Para quantos?:

4-6 crianças ao mesmo tempo

Onde?

Numa sala

Quanto tempo?

 Cerca de 45 minutos

Preparação/materiais:

Um tubo de cartão como o que se usa para cartazes, com tampas de plástico nas duas extremidades, embora também se possa usar os rolos de cartão do papel de cozinha.

Dois discos feitos de cartão.

Uma vara de madeira que tem de ter um comprimento igual ao diâmetro do tubo.

Duas tachas.

Um fio.

Objectivos:

§         §         Princípios da alavanca

Explicação científica:

O efeito de redução da força da roldana baseia-se em princípios de alavanca. Devido à organização de várias cordas em paralelo, a altura da elevação da carga é menor do que o comprimento da corda puxada. A força necessária é inversamente proporcional, i.e., se o guindaste tem uma roldana, a força necessária diminui para metade: 1 ÷ (1 + 1) = 1/2. Se se usar 3 roldanas, apenas será necessário despender um quarto da força, mas ter-se-á de puxar um comprimento quatro vezes superior.
Teoricamente, o dispêndio de força poderia ser de tal modo reduzido com o uso de roldanas, que uma formiga poderia elevar um elefante. No entanto, há uma série de obstáculos que o impediriam:

1.                  1.    O espaço necessário seria incomportável.

2.                  2.    A distância seria tão grande que uma formiga não conseguiria percorrê-la durante toda a sua vida.

3.                  3.    O próprio peso das roldanas e da corda também teria de ser tomado em conta.

4.                  4.    Uma vez que as roldanas nunca são isentas de fricção, uma boa parte do trabalho transforma-se em calor friccional. Com um certo número de roldanas, este calor friccional absorve toda a energia usada.

Tudo isto impossibilitaria a formiga de agir.

Passos:

Primeiro atravessa-se a vara no interior do tubo e fixa-se as extremidades às paredes do tubo por meio de tachas. Depois, através de um pequeno orifício na tampa superior, introduz-se um pouco de fio dentro do tubo e faz-se um laço. Introduz-se também um fio através do disco de cartão inferior, faz-se subir até ao referido laço, atravessá-lo e descer de novo, circular a vara de madeira e voltar a subir. Aqui é atado ao outro fio com um nó.
Se se usou os discos de cartão em vez das tampas de plástico, é conveniente, agora, colá-las ao tubo.

Finalmente, pinta-se o tubo e eis que o tubo trepador está pronto.

Se se puxar o fio inferior, o tubo sobe.

Variações possíveis:

Construir guindastes no espaço exterior e transportar pesos

Referências:

http://www.physicsfuerkids.de/lab1/versuche/kletterrohr/index.html

http://www.net-lexikon.de/Flaschenzug.html

Atenção:

Exemplificando:

 A construção interior chama-se bloco de elevação.

Designação:

A máquina da torre de berlindes - Torre de berlindes 1

Categoria:

Física:

Mecânica

Grupo etário:

4 anos ou mais

Para quantos?:

5 crianças ou mais

Onde?

Uma sala

Quanto tempo?
Duração do projecto – cerca de 4 semanas

Materiais / preparação:

Placa de madeira, ripas de madeira de tamanho e espessura diferente, 4 tábuas, tubos de borracha, caixas de cartão, pequenos materiais (ex., vidro partido, algodão). Arame, jornais, tiras de Velcro,  tubos, enormes quantidades de fita cola, pregos, parafusos, arame e outros materiais.

Objectivos:

Aplicação de princípios fundamentais de mecânica que foram mostrados nas experiências anteriores

Passos:

Primeiro, faz-se um desenho no quadro e recolhem-se as ideias. É com base nestas ideias que se dá o material.

Monta-se depois uma estrutura de três andares. Nesta estrutura básica, instala-se, uma após outra, cada uma das três partes, do topo para a base – seguindo o percurso do berlinde.

Cada um dos elementos é desenhado a cores.

Em paralelo, constrói-se o compartimento dominó e o elevador.

Na cobertura da torre, colocam-se ripas de Madeira com uma ranhura no meio, por onde os berlindes deslizam.

Faz-se buracos na cobertura para permitirem a transição do berlinde entre cada um dos compartimentos.

No compartimento 1, os túneis são suspensos com fio de papagaio de papel.

O tubo de borracha do segundo compartimento é relativamente fácil de fixar, embora seja necessário fazer um declive regular para que a bola não fique presa.

Integra-se, então, o compartimento 3.

A construção e instalação do conjunto de dominós não traz grandes dificuldades. O que é mais difícil é dirigir a bola por forma a tocar na primeira pedra de dominó e assim despoletar a reacção em cadeia.

A construção de cada um dos elementos que formam o elevador também não é problemática, no entanto, a instalação do sistema na sua totalidade já exige outros cuidados.

Explicação científica:

Sem alteração, em relação às anteriores experiências

Atenção:
ver acima

Variações possíveis:

Referências: BBS VII – Sozialwesen -, Böcklinstraße 29 38106 Braunschweig

Exemplificando:

1.      Puxar o fio (1) que pende num dos lados. Isso acciona uma pequena barreira (2) que bloqueia o trilho do berlinde. Assim liberto, o berlinde começa a rolar, até que alcança a primeira peça de um conjunto de dominós (3).

2.      A reacção em cadeia é accionada e todos os dominós caem. Para que voltem a ficar na posição vertical, basta puxar os fios por baixo deles (5).

3.      Na caixa (6) do elevador (7) há um segundo berlinde. O elevador sobe até à cobertura, ao segundo trilho. No final desse trilho o berlinde encontra um buraco (8) e cai no compartimento 1.

4.      O compartimento 1 consiste de um sistema de tubos compridos de cartão (9).

5.      Há pontos integrados neste sistema, através dos quais o berlinde pode ser conduzido para duas diferentes trajectórias.

6.      No compartimento 2, o berlinde desliza por um longo tubo transparente (10) feito de plástico rijo.

7.      No início do compartimento 3, o berlinde chega de novo a um túnel rectangular de cartão (11). Na parte de baixo do túnel, pode-se decidir se a bola vai pela esquerda ou pela direita, apenas puxando um fio.

8.      No lado direito há um “flipper” (12), à esquerda está um trilho em ziguezague (13).

9.      No final, está colocado um tubo (14) através do qual o berlinde volta a ser encaminhado para a caixa do elevador.

Designação:

Torre de berlindes 2 – monte acima e vale abaixo

Categoria:

Física

Mecânica

Grupo etário:

Quatro anos ou mais

Para quantos?

5 ou mais crianças

Onde?

Numa sala

Quanto tempo?

A duração do projecto – cerca de 4 semanas

Materiais:

Placa de madeira, ripas de madeira de vários tamanhos e espessuras, 4 tábuas, tubos de plástico, caixas de cartão, outro material (p.ex., tampas, vidro partido, algodão em rama). Elásticos, arame, jornais, Velcro, rodas de bicicleta e tubos, enormes quantidades de adesivo, pregos, parafusos, fio eléctrico.

Objectivos:

Aplicação de princípios fundamentais de mecânica que foram mostrados nas experiências anteriores.

Passos:

Primeiro constrói-se a estrutura, a qual consiste de uma placa de madeira apoiada em dois cartões, num dos lados. No outro lado, aparafusa-se uma aresta de madeira para dar maior estabilidade à placa. Todos os elementos são aparafusados.

Depois de passar os pontos, o berlinde desliza por um de 4 tubos, para uma de 4 pistas. Todas as pistas consistem de uma placa de madeira, todas do mesmo tamanho. As 4 pistas têm temáticas diferentes, p. ex., estrada com carros, corrente de água com ponte ou salto de ski. Para a construção das pistas, pode-se usar todo o tipo de materiais, desde desperdícios de lã, enchimento de algodão e material de decoração.

Explicação científica:

Vide experiências e projectos anteriores

Variações possíveis:

Depois das pistas, o berlinde cai numa placa de madeira que é aparafusada à principal em plano inclinado, desliza para o lado e cai sobre uma tábua comprida, onde é bloqueado por uma barreira.

Com um elástico, o berlinde á atirado para uma rampa feita de rodas de bicicleta. É transportado para cima numa caixa de filme atada a uma corda. A corda com a caixa de filme está fixada em duas rodas de bicicleta colocadas uma por cima da outra. A que está por cima pode ser movimentada com uma pequena engrenagem. Devido à rotação da roda de cima, a de baixo também roda e a caixa sobe.

Aqui chegado, o berlinde cai da caixa para um funil. Atravessa o funil e um tubo e regressa à primeira pista com as caixas de cartão. E assim recomeça o ciclo.

Atenção:

Referências:

BBS VII – Sozialwesen -, Böcklinstraße 29,  38106 Braunschweig

Exemplificando: