CATÁLOGO DE EXPERIMENTOS DO PARQUE DA CIÊNCIA …files.parquedaciencia.webnode.com.br/200000219-ad26eae20e/CATÁLOGO... · na água, certa quantidade de líquido é deslocada. Pelo

CATÁLOGO DE EXPERIMENTOS

DO

PARQUE DA CIÊNCIA DA UFVJM

Prof. Ms. Wallas Siqueira Jardim

Prof.ª Drª.Adriana Gomes Dickman

LISTA DE EXPERIMENTOS

EXPERIMENTOS SOBRE MECÂNICA

Caindo para cima 01

Empuxo 02

Ludião 03

Coroa do Rei 04

Sustentação de objetos pelo ar 05

Cadeira do Faquir 06

Foguete de Pressão 07

Latas Adestradas 08

Esferas de Newton 09

EXPERIMENTOS DE ENERGIA ELÉTRICA

Casinha do Apagão 01

Energia Eólica 02

Pássaro Sedento 03

EXPERIMENTOS DE TERMODINÂMICA

Pássaro sedento

01

EXPERIMENTOS DE ÓPTICA

Desafio Óptico 01

Caleidoscópio Gigante 02

Erre se puder 03

Periscópio 04

Caleidosfera 05

Caixa Misteriosa 06

Espelho infinito 07

O Olho Humano 08

Disco de Newton 09

EXPERIMENTOS DE ELETROMAGNETISMO

Circuito em Série e em Paralelo 01

Imãs 02

Anéis Saltitantes 03

Freio Magnético 04

Gerador de Van Der Graaff 05

EXPERIMENTOS SOBRE MECÂNICA

1. CAINDO PARA CIMA

Figura 01: Caindo para cima

Fonte: http://www.parquedaciencia.com.br

Conteúdo de Física: Centro de Massa

Objetivo: Visualizar o efeito da localização do centro de massa sobre o

movimento de um corpo.

Descrição: Ao soltar o objeto da parte mais baixa do suporte mostrado na

figura 36, o mesmo sobe a calha ao invés de permanecer parado.

Explicação: Existe uma elevação na calha, o que impossibilitaria o duplo cone

(objeto) se mover nesta direção, mas o centro de massa do objeto se localiza

no seu eixo de rotação, permitindo o mesmo se deslocar. Há uma diferença na

altura entre eixo de rotação e o centro de massa. No momento em que o objeto

se localiza na parte alta da caixa, pelo senso comum, espera-se que o objeto

desça, mas como o centro de massa é mais baixo que o eixo de rotação,

acontece o contrário. Quando o objeto se encontra na parte mais baixa da

http://www.parquedaciencia.com.br/

calha, espera-se que o mesmo não suba, mas como o centro de massa está

mais alto que o eixo de rotação acontece que o mesmo sobe.

Figura 02: Objeto subindo

Fonte: Elaborado pelo autor

O objeto procura a posição de equilíbrio, que é quando o centro de massa

coincide com o eixo de rotação.

Figura 03: Objeto na posição de equilíbrio

Fonte: Elaborado pelo autor

2. EMPUXO

Figura 04: Empuxo


Conteúdo de Física: Hidrostática (Empuxo)

Objetivo: Analisar e compreender a ação do empuxo.

Descrição: Ao tocar o dedo na água contida em um dos recipientes da balança

posta em equilíbrio, observa-se que a balança se desequilibra.

Explicação: A balança inicialmente em equilíbrio contém a mesma quantidade

de água nos dois recipientes. Em um dos recipientes, quando o dedo é imerso

na água, certa quantidade de líquido é deslocada. Pelo princípio de

Arquimedes, sabe-se que o líquido exercerá no dedo, força de baixo para cima,

denominada empuxo que é igual ao peso do volume da água que se deslocou.


3. LUDIÃO

Figura 05: Ludião


Conteúdo de Física: Pressão e densidade

Objetivo: Discutir os conceitos de densidade e pressão, e até mesmo o

princípio de funcionamento dos submarinos.

Descrição: O experimento é composto de uma garrafa com água e um ludião,

que pode ser uma ampola de injeção vazia.

Explicação: A pressão no interior da garrafa aumenta quando ela é

pressionada, fazendo com que o volume de água no interior do ludião (ampola)

aumente. Assim, sua densidade cresce e ele desce, quando se aperta a

garrafa. Ao diminuir a pressão no interior da garrafa, ou seja, deixando a

garrafa voltar à sua forma normal, o ludião sobe.


4. COROA DO REI

Figura 06: Coroa do rei


Conteúdo de Física: Densidade e Empuxo

Objetivo: Utilizar os conceitos de densidade e empuxo para comparar a

densidade de cada coroa.

Descrição: O filósofo grego Arquimedes (282-212 a.C), foi quem pela

primeira vez verificou este fato. A história conta que o rei Hieron, solicitou a

Arquimedes que investigasse a acusação de que seu ourives havia

confeccionado uma coroa com prata e ouro e não apenas ouro puro como o

rei havia mandado. Em seu famoso banho, Arquimedes descobriu como

solucionar o problema e saiu nu pelas ruas da cidade gritando “eureca,

eureca”.

Explicação: Este experimento possibilita ao estudante, comprovar e vivenciar

a famosa história de Arquimedes. Ao mergulhar na água as duas coroas

(movendo uma manivela), observa-se que a balança de braços iguais, que

fora d’água estava equilibrada, dentro d’água se desequilibra. O fenômeno


ocorre devido à diferença de densidade entre as duas coroas, provocando

uma diferença de empuxo. Essa diferença de empuxo causaria a balança a

inclinar-se, sendo mais imersa, a coroa mais densa.

5. SUSTENTAÇÃO DE OBJETOS POR UM JATO DE AR

Figura 07: Jato de ar

Fonte: Dados da pesquisa

Conteúdo de Física: Força e pressão

Objetivo: Através de uma brincadeira que envolve autocontrole e paciência

discutir os conceitos físicos que envolvem a força e a pressão.

Descrição: Uma bola de isopor é sustentada por um jato vertical de ar que é

expelido por um exaustor de baixo para cima que se equilibra com o peso da

bola.

Explicação: O ar quando flui pela superfície curva da bola circunda e adere as

suas paredes. Devido essa ação do ar, surgem forças sobre a bola permitindo

que ela fique presa nesse fluxo de ar. A adesão do ar à bola provoca reduções

locais de pressão, originando forças que são exercidas ao redor da bola que a

empurram para o centro do fluxo sempre que ela se desvia da posição inicial.

6. CADEIRA DO FAQUIR

Figura 08: Cadeira do Faquir

,


Conteúdo de Física: Pressão e Força

Objetivo: Discutir os conceitos de força, pressão e área de contato.

Descrição: A cadeira composta com pregos espaçados entre si por 1 cm,

permite discutir o conceito de pressão como sendo a razão entre a força

aplicada e a área de contato.

Explicação: Os estudantes inicialmente têm medo de sentarem na cadeira,

devido aos diversos pregos com as partes pontiagudas expostas. Como

existem muitos pregos distribuídos de maneira uniforme, a pressão será

pequena devido à área de contato com os pregos ser grande.

7. FOGUETE DE PRESSÃO

Figura 09: Foguete de pressão


Conteúdo de Física: Leis de Newton e pressão

Objetivo: Aplicação da lei de ação e reação.

Descrição: O foguete é construído com uma garrafa pet e uma plataforma para

lançamento que pode ser fixa numa base de madeira. A bomba de bicicleta é

adaptada a uma válvula para ser utilizada para pressurizar a garrafa que

contém água até um terço da sua capacidade.

Explicação: O princípio de funcionamento do foguete se baseia na terceira lei

de Newton, a lei da ação e reação, que evidencia que “Quando um corpo

exerce uma ação sobre outro, este reage sobre o primeiro com uma força de

mesma intensidade, mesma direção e sentido contrário”. À medida em que se

aumenta a quantidade de ar dentro da garrafa a pressão aumenta fazendo com

que água seja expelida para baixo “Ação” e exercendo uma força em sentido

contrário “Reação” fazendo com que a garrafa suba.

8. LATAS ADESTRADAS

Figura 10: Latas adestradas


Conteúdo de Física: Conservação da energia

Objetivo: Mostrar as transformações da energia cinética em elástica e elástica

em cinética.

Descrição: Pode-se observar que ao rolar, a velocidade da lata diminui até

parar. Após o repouso instantâneo, a lata volta a entrar em movimento na

direção em que foi lançada.

Figura 11: Modelo lata adestrada

Fonte: http://professorandrios.blogspot.com.br


Explicação: A partir de uma simples montagem, constituída de um parafuso

(objeto) amarrado a um elástico preso no eixo da parte interna de uma lata,

podem ser observadas as transformações de energia. O elástico se enrola

dentro da lata devido ao peso do objeto, armazenando energia potencial

elástica que se transforma em energia cinética e vice-versa, por isso acontece

o movimento de vai e vem. Enquanto a lata rola pela superfície, a massa do

objeto faz o elástico se rola rolar e enrolar e armazenar energia elástica.

9. ESFERAS DE NEWTON

Figura 12: Esferas de Newton


Conteúdo de Física: Conservação do momento Linear

Objetivo: Observar a conservação do momento Linear através da colisão

entra as esferas suspensas.

Descrição: Ao serem erguidas, ocorrem colisões entre as esferas que estão

suspensas de modo a ficarem em contato e alinhadas. Essas colisões são

consideradas perfeitamente elásticas, se explicando pelo número de esferas

que se movem juntas antes da colisão ser sempre igual ao número de esferas

que saem juntas após a colisão.


Explicação: O fato se deve pelo princípio da conservação da energia

mecânica. Em uma colisão linear perfeitamente elástica, a energia cinética das

partículas interventoras se conserva, desconsiderando as energias

dissipativas, podemos concluir que a velocidade de aproximação desses

objetos antes da colisão é igual a velocidade que se afastam após a colisão.

EXPERIMENTOS DE ENERGIA ELÉTRICA

1. CASINHA DO APAGÃO

Figura 13: Casinha do apagão

http://www.parquedaciencia.com.br

Conteúdo de Física: Energia elétrica

Objetivo: Analisar os consumos de energia dos aparelhos eletrodomésticos

que existem em uma residência.

Descrição: A casinha mostra em miniatura os aparelhos, que podem ser

ligados e desligados pelo estudante, permitindo fazer simulações e cálculos do

consumo de energia.


Explicação: Este experimento possibilita ao estudante analisar o consumo de

energia elétrica de cada aparelho, que podem ser ligados ou desligados por

uma chavinha. O consumo aumenta, à medida que aumenta o número dos

aparelhos ligados.

2. ENERGIA EÓLICA

Figura 14: Energia eólica


Conteúdo de Física: Transformação da energia

Objetivo: Mostrar as transformações da energia eólica em energia elétrica e o

princípio do funcionamento das Usinas Eólicas.

Descrição: O estudante é desafiado a soprar e conseguir ligar a lâmpada que

esta acoplada ao suporte junto à hélice, o princípio do experimento é o

funcionamento da Usina Eólica que se baseia na transformação da energia

mecânica em elétrica.

Explicação: através do sopro, a hélice entra em movimento acionando um

dínamo que como consequência provoca a variação do campo magnético em

uma bobina. Através da indução eletromagnética, surge uma corrente que

acende a lâmpada.

EXPERIMENTO DE TERMODINÂMICA

1. PÁSSARO SEDENTO

Figura 15: Pássaro sedento


Conteúdo de Física: Termodinâmica e Centro de gravidade

Objetivo: Mostrar a transferência de calor com o aumento da temperatura da

substância e o equilíbrio do brinquedo.

Descrição: O pássaro de vidro que fica bicando a água do copo sem parar

consiste em um recipiente especial, feito com duas esferas de vidro que

compõem a cabeça e o corpo ligados por um tubo de vidro. Dentro do

recipiente há certa quantidade de éter ou fréon, substâncias que se evaporam

rapidamente à temperatura e pressão ambientes. As pernas e pés do

passarinho formam o apoio em relação ao qual a estrutura de vidro pode


balançar. Alguma penugem fina é colada à cabeça e ao corpo do brinquedo e

servem de ajuste para o equilíbrio.

Explicação: Este experimento é essencialmente uma máquina térmica. A base

do corpo é a fonte quente (ambiente) e a cabeça é a fonte fria, resfriada com a

água que o bico do pássaro toca ao se inclinar. O bulbo de cima da cabeça do

pássaro é coberta por feltro e dentro do bulbo existe éter que é extremamente

volátil. A cabeça do pássaro é molhada com água que evapora e resfria o

vapor do éter no interior da cabeça do pássaro. A pressão diminui, aumenta a

coluno do éter no tubo, descola o centro de massa para cima e inclina o

pássaro, que molha o bico novamente e o ciclo se repete dando a impressão

que o pássaro está bebendo a água do recipiente.

EXPERIMENTOS DE ÓPTICA

1. DESAFIO ÓPTICO

Figura 16: Desafio óptico



Conteúdo de Física: Formação de Imagens e lentes cilíndricas.

Objetivo: Mostrar a formação das imagens nas lentes cilíndricas.

Descrição: O experimento é composto de um tubo de acrílico e de algumas

Explicação: O tubo de acrílico funciona como uma lente cilíndrica que inverte

as imagens. As palavras que podem ser lidas normalmente são formadas por

letras verticalmente simétricas.

2. CALEIDOSCÓPIO GIGANTE

Figura 17: Caleidoscópio gigante


Conteúdo de Física: Formação de imagens e espelhos planos.

Objetivo: Mostrar a formação das imagens e simetria nos espelhos planos.

Descrição: O caleidoscópio é um dispositivo óptico constituído por três

espelhos planos colocados de modo a formar entre si ângulos de 60º.

Explicação: Os estudantes fazendo girar o caleidoscópio poderão visualizar

diversas imagens simétricas e coloridas, graças a reflexão da luz, originadas

pelos pequenos objetos coloridos, colocados diante dos espelhos que dão

origem a novas imagens simétricas através de sucessivas reflexões nos

espelhos.

3. ERRE SE PUDER

Figura 18: Erre se puder


Conteúdo de Física: Distância focal de uma superfície côncava.

Objetivo: Mostrar o ponto focal de uma superfície côncava.

Descrição: O experimento se baseia em diversas calhas das quais pode ser

largada uma esfera, que atinge um anteparo côncavo, uma curva em forma de

parábola, que faz a esfera convergir para o foco da parábola.

Explicação: As lentes e os espelhos esféricos possuem um ponto de

convergência dos raios luminosos, este ponto é chamado de foco. Tal

fenômeno poderá ser observado ao soltar uma pequena esfera de qualquer

uma das calhas, a esfera sempre atingirá o mesmo ponto, que é o ponto focal.

4. PERISCÓPIO

Figura 19: Periscópio


Conteúdo de Física: Formação de imagens nos espelhos planos.

Objetivo: Observar a formação das imagens através da associação dos

espelhos planos.

Descrição: Duas pessoas se olham através de um tubo, onde estão

acoplados quatro espelhos planos, os mesmos refletem mutuamente a

imagem do rosto das pessoas que se observam de lados opostos, criando

uma ilusão de que estão sendo vistas diretamente, ao colocar um obstáculo no

trajeto as pessoas continuam se vendo. A caixa pode ser aberta para que os

visitantes entendam como os espelhos foram colocados.

Explicação: O periscópio utiliza dois espelhos paralelos distantes um do

outro. Para que a imagem fique perfeita, os espelhos devem formar um

ângulo de 45º com a estrutura do objeto. Os raios luminosos atingem o

primeiro espelho, que os reflete para o segundo espelho, sendo novamente

refletidos para o visor. A luz penetra por uma das extremidades e é refletida

para os olhos do observador.

5. CALEIDOSFERA

Figura 20: Caleidosfera



Objetivo: Mostrar a formação das imagens e simetria nos espelhos planos.

Descrição: Quatro espelhos planos são justapostos em formato de tronco de

pirâmide, originando um grande número de imagens, no fundo é inserido um

monitor que passa um vídeo.

Explicação: As imagens vistas terão formato esférico, devido à associação

dos espelhos planos e a simetria entre as imagens formadas.

6. CAIXA MISTERIOSA

Figura 21: Caixa misteriosa



Objetivo: Observar o efeito da formação das imagens através da associação

dos espelhos planos.

Descrição: A caixa é montada em formato de L, com um semi-refletor

(espelho) na diagonal e um feixe de luz que é desviado possibilitando aos

estudantes visualizarem a fotografia de uma mulher bonita se transformar em

um gorila. A montagem está representada na figura abaixo.

Foto 22: Esquema da caixa misteriosa

Fonte: http://ivirtuc2.blogspot.com.br/2012/06/nao-monga-nao.html

http://ivirtuc2.blogspot.com.br/2012/06/nao-monga-nao.html

Explicação: Em um lado da caixa é inserida a fotografia de uma mulher bonita

e no outro de um monstro. Quando se apaga a luz que está sendo emitida para

a fotografia da mulher, deixa-se acesa a do monstro, aparecendo no vidro

apenas o reflexo do monstro. E vice versa. Durante a observação dos

estudantes, vai se graduando o feixe de luz da fotografia da mulher e

aumentando o feixe de luz da fotografia do monstro. A impressão que se terá é

que a imagem do monstro está sobre a da mulher, como se fosse uma única

imagem.

7. ESPELHO INFINITO

Figura 23: Espelho infinito



Objetivo: Observar a formação das imagens através da associação de dois

espelhos planos em paralelo.

Descrição: O espelho infinito dispõe de dois espelhos paralelos e lâmpadas de

LED.

Explicação: As lâmpadas de LED, ao serem ligadas, são simultaneamente

refletidas pelos dois espelhos, dando a percepção de que a mesa é infinita.

8. O OLHO HUMANO

Figura 24: O Olho humano


Conteúdo de Física: Formação de imagens no olho humano.

Objetivo: Mostrar a formação das imagens nas lentes esféricas e no olho

humano.

Descrição: O experimento tem o formato de um olho humano, os visitantes

poderão observar através de uma lente convergente a formação das imagens

invertidas, assim como acontece com o olho humano.

Explicação: Uma lente convergente representa o funcionamento da córnea do

olho. O globo de isopor representa o globo ocular, e o cristalino é

representado por um globo de vidro. No experimento o ajuste focal, que no

olho é função do cristalino, é feito pela lente convergente. A retina, que no olho

é o anteparo onde se formam as imagens, no experimento é representada por

um papel vegetal, os visitantes podem observar as imagens invertidas como o

que acontece com o olho humano, ajustando a distância focal.

9. DISCO DE NEWTON

Figura 25: Disco de Newton


Conteúdo de Física: Teoria das cores, dispersão da luz.

Objetivo: Mostrar a formação da luz branca através da superposição das

cores.

Descrição: O disco de Newton é composto por um disco pintado com as sete

cores principais que identificamos no arco-íris. Ao girar o disco ocorrerá

superposição das sete cores, que formarão a cor branca.

Explicação: Esta cor resulta da mistura das cores pintadas sobre o disco, as

quais representam apenas uma pequena fração das frequências de luz

provenientes do espectro solar visível, que variam de forma gradativa e

continuamente do vermelho ao violeta. Tal fenômeno também pode ser

observado no prisma, quando um feixe de luz branca que o atravessa se

decompõe, dando origem a um espectro colorido. Esse fenômeno denomina-

se dispersão da luz, comprovando que a luz branca é constituída pela

superposição de muitas cores.

EXPERIMENTOS DE ELETROMAGNETISMO

1. CIRCUITO EM SÉRIE E EM PARALELO

Figura 26: Circuito em série e em paralelo


Conteúdo de Física: Voltagem e corrente elétrica.

Objetivo: Mostrar o que ocorre com a voltagem e a corrente elétrica quando

as lâmpadas são associadas em série e em paralelo.

Descrição: O experimento dispõe de lâmpadas ligadas em série e lâmpadas

ligadas em paralelo, podendo ser observada a variação do brilho das

lâmpadas pelos estudantes.

Explicação: Com a utilização do experimento os estudantes poderão observar

que no circuito em série a corrente é a mesma em todas as lâmpadas e a


voltagem se divide, no circuito ligado em paralelo a voltagem é a mesma e a

corrente se divide.

2. IMÃS

Figura 27: Imãs


Conteúdo de Física: Propriedades dos ímãs.

Objetivo: Mostrar a repulsão e a atração magnética dos ímãs.

Descrição: O suporte dispõe de ímãs que quando colocados face à face com

polos iguais se repelem. A levitação dos ímãs ocorre devido à repulsão

magnética.


3. ANÉIS SALTITANTES

Figura 28: Anéis saltitantes


Conteúdo de Física: Eletromagnetismo.

Objetivo: Discutir os conceitos de variação do fluxo magnético, Lei de Lenz e

discutir a função da bobina de ferro.

Descrição: Este experimento é conhecido como “Anel de Thompsom”.

Quando o interruptor é ligado, o anel salta para o topo do núcleo de ferro.

Explicação: Quando o interruptor é ligado, é estabelecida uma corrente

elétrica que cria um campo magnético dentro e ao redor da bobina preenchida

com um núcleo de ferro que se prolonga para fora dela. Esse campo

magnético é variável e induz uma força eletromotriz no anel e, em

consequência disso, passa a circular nele uma corrente elétrica, cujo sentido é

oposto ao campo magnético indutor da bobina, causando uma forte repulsão.

Se o anel estiver cortado o anel não se moverá, pois a corrente não irá

circular.


4. FREIO MAGNÉTICO

Figura 29: Freio magnético


Conteúdo de Física: Eletromagnetismo, Lei de Faraday e Lei de Lenz.

Objetivo: Discutir os conceitos da indução eletromagnética.

Descrição: Ao ligar o interruptor o disco de alumínio começa a girar. Ao

aproximar um ímã do disco, este é freado.

Explicação: Ao aproximarmos o ímã do disco em movimento são criadas

correntes induzidas (correntes de Foucault). O disco é freado devido à

interação do campo magnético do ímã com o campo magnético criado pelas

correntes induzidas no disco em movimento, que se opõe ao campo

magnético do ímã.


5. GERADOR DE VAN DER GRAAF

Figura 30: Gerador de Van Der Graaff


Conteúdo de Física: Eletrostática, processos de eletrização, poder das

pontas, campo elétrico.

Objetivo: Mostrar como ocorrem os processos de eletrização e o poder das

pontas.

Descrição: Em torno da esfera é criado um campo elétrico. É possível

visualizar este efeito quando os cabelos do estudante que está em contato

com a esfera se levantam.

Explicação: O gerador é composto por uma correia de material isolante, dois

roletes, uma cúpula de descarga, um motor, duas escovas e uma coluna de

apoio. A correia ao atritar nas escovas eletriza a esfera de material condutor.

Nele uma carga positiva é transportada continuamente pela correia de

borracha para dentro de uma cúpula metálica oca. A carga é coletada e

armazenada na superfície externa, até que o potencial elétrico se torna tão

elevado que cria um campo elétrico ao redor do gerador.

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