ROTEIRO PARA O EXPERIMENTO PRÁTICO SISMÓGRAFO

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1 ROTEIRO PARA O EXPERIMENTO PRÁTICO SISMÓGRAFO ÁREA DO CONHECIMENTO Física CONTEÚDO Mecânica: oscilações; movimento harmônico simples; ondas mecânicas. OBJETIVO(S) Mostrar o princípio de funcionamento de um sismógrafo; Observar como vibrações em uma dimensão podem gerar gráficos, como as curvas senoidais. DESCRIÇÃO Um sismógrafo é um dispositivo que permite registrar pequenas vibrações da Terra, como aquelas causadas por terremotos. Basicamente, um sismógrafo é formado por um sistema mecânico (ou elétrico) que amplificará as oscilações que chegam até ele, registrando-as em um meio adequado. Um sismógrafo elementar pode ser construído fixando-se uma das extremidades de uma mola vertical macia (isto é, de constante elástica reduzida) a um suporte rígido e a outra a um corpo de massa considerável, munido de uma caneta cuja ponta faz contato com uma folha de papel (ver figura seguinte).

2 A combinação da elevada inércia da massa e da baixa constante elástica da mola manterá praticamente imóvel a ponta da caneta: ela riscará o papel quando este se mover, acompanhando o movimento do solo. Neste experimento, você construirá um sismógrafo bastante simples, semelhante àquele descrito acima, apenas substituindo a mola por um cordão resistente. MATERIAIS Um copinho plástico de água mineral vazio; Pedrinhas ou seixos; Caneta (tipo ponta porosa); Cordão resistente (aproximadamente 45 cm); Caixa de sapatos (ela deve ser resistente); Massa de modelar; Tesoura; Papel.

3 PROCEDIMENTO 1. Tire a tampa da caixa de sapatos e a apoie em um dos lados maiores, de tal forma que a abertura esteja voltada para você. 2. Usando a tesoura, faça dois pequenos furos no centro da face superior da caixa. Eles devem estar perto um do outro. 3. Faça um buraco no centro da base do copo plástico. É através dele que passaremos posteriormente a caneta (ela deverá ficar presa no buraco). 4. Faça dois pequenos furos na superfície lateral do copo, próximos à borda superior. Eles devem ser diametralmente opostos (isto é, um deve ficar de frente para o outro). 5. Passe a caneta pelo buraco que existe no fundo do copo mais ou menos até a metade. A ponta porosa deverá ficar abaixo da base do copo. É importante que a caneta fique bem firme. Se existir alguma folga, use um pouco de massa de modelar para fixar a caneta. 6. Passe o cordão pelos dois furos laterais do copo e pelos dois orifícios feitos na parte de cima da caixa. Regule o tamanho do cordão até que a ponta da caneta toque a base da caixa. Dê um laço para fixar o conjunto nessa posição. Assim, o copo deverá ficar pendurado na parte superior da caixa com a ponta da caneta tocando a sua aresta inferior. 7. Encha mais ou menos ¾ do copo com pedrinhas, seixos, bolas de gude etc. para que ele fique pesado. 8. Coloque uma folha de papel abaixo do copo (a ponta da caneta deve tocar levemente no papel. Se isso não acontecer, ajuste o comprimento da parte da caneta abaixo do copo, movendo-a para baixo ou para cima). A figura seguinte mostra como irá ficar o sismógrafo.

4 9. Peça a alguém para balançar levemente a caixa, para a direita e para a esquerda, enquanto você puxa o papel na sua direção (isto é, para frente), lentamente, com velocidade constante. Se tudo foi feito corretamente, você verá a caneta traçar uma linha sinuosa no papel. Essa é a representação gráfica do pequeno terremoto produzido. 10. Outra possibilidade é você deixar o sistema completamente imóvel no chão. Peça a alguém para andar próximo, pisando com força. Observe a ponta da caneta (traço). Ajuste novamente o sistema e deixe cair um livro pesado no chão. Observe se o sismógrafo registra alguma coisa. Este experimento também pode demonstrar o gráfico do movimento harmônico simples (MHS). Para tanto, siga os passos seguintes: 1. Imobilize o sistema no centro da caixa. 2. Coloque uma nova folha de papel sob a caneta. 3. Mova levemente o copo para a direita, por exemplo. É importante que o deslocamento seja muito pequeno. Largue em seguida o copo. Ele deverá ficar oscilando para a direita e para a esquerda, descrevendo um MHS. (movimento harmônico simples). 4. Mova lentamente o papel em sua direção (para frente) e observe o traço feito pela caneta. Ele tem a forma aproximada de uma senóide, curva representativa do MHS. 5. Altere a amplitude do pêndulo e veja a sua influência na curva traçada.

5 6. Como seria possível alterar a frequência do pêndulo, isto é, a rapidez das suas oscilações? Como isso se manifestaria na senóide? Após pensar um pouco, tente comprovar experimentalmente a sua resposta. RECOMENDAÇÃO DE SEGURANÇA Cuidado ao utilizar a tesoura, principalmente ao fazer furos na caixa e no copo.