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10/06/2009

Viagem dos 3ºs Anos a UFSC

 


Os alunos dos 3º s anos estiveram nesta quinta-feira 04/06 em Florianópolis, visitando a Universidade Federal de Santa Catarina.


A visita faz parte do programa que a Universidade possui: Venha Conhecer a UFSC, na qual a Universidade proporciona aos alunos do Ensino Médio a oportunidade de conhecer os diversos setores da Universidade.


No período da manhã os alunos visitaram o “Parque viva Ciências”, no qual interagiram com equipamentos que ajudam a vivenciarem experiências, buscando induzir nos alunos o interesse pela ciência. Estes equipamentos representam o embrião de um parque temático que se pretende implementar  na Universidade. Também puderam visitar o observatório com dois telescópios, que naquele momento, estava voltado para a observação do sol.


 


                         


 


                        


  


Gira-Gira & as Direções no Espaço


 



 


O que fazer e observar:


Um mediador irá prendê-lo ao equipamento pelos pés e pelas mãos e o movimentará de modo que possa olhar para todas as direções.


 


O que está acontecendo:


Para analisar os possíveis movimentos vamos colocar o gira-gira em uma posição específica: (1) o anel externo de pé, alinhado com o suporte que o prende ao chão; (2) o anel intermediário a 90 graus com relação ao anel externo; (3) o anel interno alinhado com o anel intermediário.


 


Observe os movimentos possíveis nesta posição. O anel externo pode girar apenas em torno do eixo horizontal que liga-o ao suporte (eixo x). O anel intermediário pode girar apenas em torno do eixo vertical (eixo z). O anel interno pode girar apenas em torno de um eixo horizontal (eixo y) perpendicular ao eixo de giro do anel externo. Assim é possível girar a pessoa de um ângulo qualquer em torno de três eixos independentes, o que permite posicioná-la com qualquer orientação no espaço.


 


Bicicleta & Equilíbrio


 



 


O que fazer e observar:


Você sabe andar de bicicleta? Não tem medo de altura? Então suba na plataforma, monte na bicicleta, segure firme e toque em frente!


Note que, a menos que você se jogue de propósito ou realmente apronte muito lá em cima, a bicicleta não girará!


 


O que está acontecendo:


A solução para o enigma está na relação entre o ponto de apoio da bicicleta e o seu centro de massa.


Ponto de apoio. Quando você está andando de bicicleta no chão ou no cabo de aço suspenso, o ponto de apoio da bicicleta é o ponto de contato entre a roda e o chão ou o cabo.


Centro de massa. O centro de massa pode ser pensado como um ponto em que toda a massa do sistema está concentrada. Para objetos simétricos e com uma distribuição uniforme de massa, o centro de massa encontra-se no centro geométrico do objeto. Para objetos de formas e distribuições de massa complexas, o centro de massa pode até não estar dentro do objeto.


Por causa da força da gravidade, o centro de massa quer sempre ir para baixo. Numa bicicleta "normal", o centro de massa está acima do ponto de apoio, e é muito difícil equilibrá-la quando parada (quando andando é outra história...). Já a bicicleta suspensa tem um peso de 140 kg abaixo das rodas, o que faz com que o centro de massa do conjunto fique abaixo do cabo de aço.


 


Cadeiras & Polias


 



 


O que fazer e observar:


Suba em uma das cadeiras e peça a um colega que suba na outra. Arrume outros dois colegas para puxar as cordas. Qual das cadeiras é mais fácil de levantar?


Meça mais ou menos a quantidade de corda que você precisa puxar para subir cerca de meio metro de altura em cada uma das cadeiras. São iguais?


Observe atentamente os sistemas de polias pelos quais as cordas passam, acima das cadeiras. São iguais para as duas cadeiras? Quantas polias tem cada um? Em qual deles a corda é maior?


 


O que está acontecendo:


As cadeiras são suspensas por uma corda enrolada em dois conjuntos de polias. As polias são livres para rodar no eixo. O conjunto superior está preso ao suporte e o conjunto inferior à cadeira. Quando você puxa a corda, o conjunto inferior sobe. Quanto mais polias, mais corda você tem que puxar e menor a força que tem de fazer. Como isto acontece?


Em um sistema com uma polia a carga sobe a mesma distância que a corda desce. A polia não aumenta a força, faz apenas com que mude de direção. Com duas polias, você precisa fazer metade da força. Em contrapartida, se você puxa um metro de corda, a carga sobe apenas 50 centímetros.


Este tipo de sistema de polias é capaz de levantar grandes cargas e é normalmente utilizado na ponta de um guindaste para aumentar a força do motor ao levantar uma carga.


 


Gangorras & Alavanca


 



 


O que fazer e observar:


Convide amigos com peso menor que o seu, peso aproximadamente igual ao seu e peso maior que o seu e juntos experimentem alternar entre os assentos possíveis das três gangorras. Observe atentamente quem consegue levantar quem.


Experimente também pedir para um amigo sentar-se em um dos assentos e tente levantá-lo empurrando o do outro lado para baixo. Depois inverta a situação e experimente levantá-lo novamente. Faça o mesmo nas outras gangorras. Percebe alguma diferença?


Observe que as distâncias entre o ponto de apoio da gangorra e o local onde as pessoas sentam não são todos iguais. Você consegue identificar algum padrão entre estas distâncias e o esforço necessário para levantar o seu amigo?


 


O que está acontecendo:


Você está brincando com alavancas. A idéia básica de uma alavanca é trocar força por distância: quanto maior o braço da alavanca, menor a força que você precisa fazer para realizar uma determinada tarefa. Por isso uma pessoa leve no lado longo pode vir a levantar uma pessoa pesada do outro lado. Mas nem sempre isto acontece, porque o que importa não é nem a força nem a distância, mas a multiplicação da força pela distância.  (Isso sem levar em conta a massa da própria gangorra)


Alavancas são máquinas simples extremamente importantes e presentes em uma infinidade de dispositivos e situações. Você usa uma alavanca ao girar uma maçaneta para abrir uma porta, uma chave de fenda para prender um parafuso e um martelo para bater um prego. Você consegue enxergar as alavancas nestas situações?


 


Balanços & Oscilações


 



 


O que fazer e observar:


Sente-se em um dos balanços e convide dois amigos para fazer o mesmo nos outros. Posicionem-se no mesmo ponto de partida e peçam a um quarto amigo para dar a largada. Deixem os balanços balançarem livremente e observem o movimento. Qual dos três balanços vai mais rápido?


Será que a velocidade depende do peso da pessoa? Verifique esta hipótese soltando o balanço vazio e observando o movimento.


Quer ir mais longe? Junte novamente os três amigos e peça que cada um deles cronometre o tempo que leva para cada balanço ir e voltar 10 vezes. Os tempos são iguais? E se os balanços estiverem vazios, será diferente?


 


O que está acontecendo:


O tempo que um objeto leva para fazer um vai-e-vem completo — chamado período da oscilação — depende de suas características. Alguns sistemas são mais simples, como o balanço, cujo período de oscilação depende apenas de seu comprimento. Outros são mais complexos, como um galho de árvore, cujo período de oscilação depende tanto do comprimento do galho quanto da sua elasticidade, que por sua vez depende da espessura e da natureza das fibras da madeira.


Todos as coisas podem ser colocadas a oscilar se forem apropriadamente estimuladas. No caso dos balanços, este estímulo é a força da gravidade. Quando você solta o balanço de uma certa altura a força da gravidade faz com que ele se dirija para o ponto mais baixo possível. Quando chega lá ele não pára imediatamente porque durante a queda adquiriu velocidade, o que o faz seguir para o outro lado, subindo até parar e começar a descer novamente. Este movimento se repete até que o atrito com o ar e entre as partes do equipamento dissipe toda a energia do movimento.


 


Tubos & Notas Musicais


O que fazer e observar:


Bata com o martelinho em cada um dos tubos de aço e preste atenção no som que eles produzem.


Experimente, após a martelada, encostar bem de leve a ponta de seus dedos no tubo enquanto ele vibra. Os tubos vibram de maneira diferente?


 


O que está acontecendo:


A pancada nos tubos os coloca a vibrar. Mesmo que estas vibrações sejam quase imperceptíveis aos nossos olhos, é possível sentir as paredes dos tubos movimentando-se quando encostamos a ponta dos dedos em sua superfície. O movimento das paredes dos tubos faz com que o ar em seu interior também movimente-se segundo um padrão regular. Este padrão depende de muitos fatores, mas o mais importante é o comprimento do tubo.


Tubos mais longos produzem sons mais graves e tubos mais curtos produzem sons mais agudos. Isto é semelhante ao que ocorre nos balanços do brinquedo ao lado: quanto maior o balanço, maior o tempo que leva para ir e voltar para a mesma posição.


Muitos instrumentos musicais utilizam esta propriedade para produzir as diferentes notas musicais. Ao abrir ou fechar os furinhos de uma flauta ou clarinete você está modificando o tamanho do tubo (bem, pelo menos para o ar lá dentro...) e ao apertar o dedo sobre a corda de um violão, você está modificando o tamanho da parte da corda que vibra. Nos dois casos, notas diferentes são produzidas para diferentes posicionamentos dos dedos.


 


Mangueiras & Propagação do Som


O que fazer e observar:


Fale em um dos tubos e coloque o ouvido no outro.


Observe que a sua voz chega ao seu ouvido só um tempinho depois que você falou. Além disso, vem mais fraquinha e com um timbre um pouco diferente.


 


O que está acontecendo:


Os dois lados dos tubos estão ligados por centenas de metros de mangueiras plásticas. Como o som se propaga com uma velocidade de 340 metros por segundo no ar (ou seja, leva cerca de 3 segundos para percorrer um quilômetro), leva um tempo para que ele volte ao seu ouvido. Será que é mais de um segundo? Você consegue estimar o comprimento das mangueiras?


À medida que propagam-se pelo tubo as ondas sonoras batem constantemente na superfície do tubo, onde são parcialmente absorvidas e parcialmente refletidas pelo tubo, o que vai dissipando a energia sonora. O próprio movimento aleatório das moléculas do ar contribui para a dissipação da energia. É por isto que você escuta o som baixinho.


Se você prestar bastante atenção vai ver — quer dizer, ouvir — que o som que você escuta é diferente daquele que você emitiu. Primeiro porque o som que você escuta quando fala não é exatamente o som que os outros escutam: além dos ouvidos de cada um serem únicos, o som que você escuta chega aos seus ouvidos trazidos até pelos ossos de sua cabeça, o que obviamente não acontece com os sons da sua voz que os outros escutam. Além disso, à medida que o som se propaga pelo tubo, as freqüências (agudas, graves ou intermediárias) são atenuadas de maneira diferente, o que provoca uma distorção do som.


 


Parabólicas & Superposição de Ondas


 



 


O que fazer e observar:


Para falar, posicione sua boca no foco do refletor. Para escutar, posicione seu ouvido no foco do refletor. Peça a um colega que faça o mesmo no outro refletor. Conversem em um tom de voz normal.


 


O que está acontecendo:


O som é uma onda mecânica produzida pela vibração de algo (as suas cordas vocais) num meio material (o ar). As ondas produzidas por uma fonte pequena se propagam em todas as direções e podem se absorvidas, refratadas e refletidas por outras substâncias. Sua laringe, sua boca e mesmo o seu crânio provocam alterações nas ondas sonoras geradas pelas suas cordas vocais. Isto produz uma voz que é única de cada pessoa.


A reflexão do som se dá como a da luz: o ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência. Se a superfície for uma parábola as frentes de onda chegam perpendiculares ao eixo voltam passando pelo foco (como os raios de luz que vêm paralelos ao eixo voltam passando pelo foco). Do mesmo modo, frentes de onda que saem do foco batem no refletor e voltam perpendiculares ao eixo. Se os refletores estiverem bem alinhados, há uma superposição de ondas, e portanto de energia sonora, no foco dos refletores.


 


No período da tarde, a atividade foi o passeio pelo Campus, é o momento de localizar os diversos Centros de Ensino da Universidade, bem como laboratórios, núcleos e outros setores, tais como: piscina olímpica,  templo Ecumênico, Teatro da UFSC e outros.


Acompanhados pela Coordenadora Josela e Irmã Heide, o objetivo maior desta visita é oportunizar aos alunos do IMA, o conhecimento  sobre os diversos curso que são oferecidos pela Universidade, conversas com profissionais de diferentes áreas do conhecimento, possibilitando aos nossos educandos maiores possibilidades para escolha do seu futuro profissional.


 


 


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