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 Dupla- Face; 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 triangulo isósceles Figura 2 Colagem da chapa de metal na 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 anel de metal. Figura 4 Fio de cobre atravessando a 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 5 aos pregos da plataforma de madeira. Figura 7 Barbante amarrado ao anel de metal e ao prego da plataforma. 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 sobre a extremidade do vidro com grafite. Figura 9 Projétil posicionado na tampinha. 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-descartes- 8.php#ixzz1yMZRUU00 [2]http://adaoreinaldo.blogspot.com.br/2010/04/quantidade-de-movimento-umpouco-da.html