Contextualização e Introdução ao Projeto

Introdução

A Força Elástica é uma das várias situações que lidamos no nosso cotidiano e que envolve o conceito da Física. Provavelmente, você já esticou uma borracha, um elástico ou até mesmo uma mola e em algum momento notou que quanto mais você estica, maior o esforço necessário para continuar esticando. Isso acontece devido a uma propriedade dos materiais chamada "elasticidade".

Na Física, a lei que descreve a força elástica é conhecida como Lei de Hooke, que afirma que a força que uma mola exerce é proporcional ao quanto ela é esticada ou comprimida. Ou seja, se dobrarmos o alongamento da mola, a força que ela exerce também será dobrada.

Conhecer essa lei e saber como aplicá-la é o primeiro passo para entendermos o Trabalho da Força Elástica, que é o tema central deste projeto.

Contextualização

O conceito de Trabalho da Força Elástica não é só útil para entender o comportamento de molas ou borrachas esticadas, ele também tem inúmeras aplicações práticas no mundo real. Ele é usado, por exemplo, no projeto de suspensões de carros, na engenharia civil, na construção de pontes, na indústria de brinquedos (pense em pistolas de água ou aviões de brinquedo com hélices que são carregadas ao girar uma mola) e até mesmo na medicina, como nas molas usadas em aparelhos ortodônticos.

Além disso, a noção de energia potencial elástica (ou seja, a energia que um objeto tem devido à sua posição em um campo de força elástico) é fundamental para a compreensão de muitos mecanismos na física, desde o movimento de planetas até a física das partículas.

Atividade Prática

Título da Atividade: Catapulta Elástica

Objetivo do Projeto

O objetivo deste projeto é aplicar a teoria da Lei de Hooke e o Trabalho da Força Elástica na construção de uma catapulta com molas (elásticos), a fim de entender como a força elástica é empregada e seu trabalho é realizado na prática. A finalidade é fazer previsões sobre o alcance dos projéteis e comparar com o resultado obtido experimentalmente.

Descrição Detalhada do Projeto

Os alunos serão divididos em grupos de 3 a 5 integrantes. Cada grupo irá construir uma catapulta usando os seguintes materiais: palitos de sorvete, elásticos e um tampinha de garrafa. Eles lançarão um objeto pequeno, como um feijão, com a catapulta e medirão a distância alcançada. Depois, usando a teoria aprendida sobre a força elástica e a lei de Hooke, tentarão prever a distância que o feijão alcançaria se a catapulta fosse ajustada para diferentes forças.

A atividade deve ser realizada no decurso de uma semana, com uma estimativa de 2 a 4 horas de trabalho por estudante.

Materiais Necessários

1. Palitos de sorvete (cerca de 20)
2. Elásticos (cerca de 10)
3. Tampinha de garrafa
4. Feijão ou outro pequeno objeto para ser o projétil
5. Régua ou trena para medir a distância
6. Papel e caneta para anotar as medições

Passo a Passo da Atividade

1. Construam a base da catapulta com palitos de sorvete e elásticos. A base deve ser forte o suficiente para suportar a tensão dos elásticos.

2. Usem mais palitos de sorvete e elásticos para construir o braço da catapulta. O braço será usado para lançar o feijão.

3. Fixem o braço da catapulta na base com elásticos. Certifiquem-se de que o braço pode se mover livremente.

4. Coloque a tampinha de garrafa no final do braço da catapulta. A tampinha servirá de recipiente para o feijão.

5. Prontos? Agora, está na hora de testar a catapulta. Coloque um feijão na tampinha de garrafa e estique o braço da catapulta. Deixe o braço da catapulta se soltar para lançar o feijão.

6. Meçam a distância que o feijão alcançou. Anotem essa distância.

7. Repitam o lançamento várias vezes, anotando cada vez a distância que o feijão alcançou.

8. Agora, tentem prever a distância que o feijão alcançaria se vocês aumentarem ou diminuírem a força elástica (esticando mais ou menos o braço da catapulta). Usem a teoria que vocês aprenderam sobre a lei de Hooke e o trabalho da força elástica para fazer essa previsão.

9. Façam o teste novamente, dessa vez com a força elástica ajustada de acordo com a sua previsão. Anotem a distância que o feijão alcançou.

10. Comparem a distância prevista com a distância real que o feijão alcançou. Quão próximas estão as duas medidas? O que isso diz sobre a precisão da teoria da força elástica e a lei de Hooke?

Entregas do Projeto e Documento Escrito

Após a conclusão da parte prática do projeto, os grupos devem escrever um documento reportando todo o processo, no formato de um relatório contendo quatro tópicos principais:

1. Introdução: Contextualização do tema e objetivo do projeto. A relevância e aplicação do Trabalho da Força Elástica devem ser discutidas.

2. Desenvolvimento: Onde a teoria da força elástica e a pesquisa realizada pelo grupo serão explicadas, detalhando a atividade realizada, a metodologia utilizada e os resultados obtidos.

3. Conclusão: Deve retomar os pontos principais, explicando os aprendizados obtidos, as conclusões retiradas sobre o projeto e a análise dos resultados, comparando-os com as previsões da teoria.

4. Bibliografia: Indicar as fontes de conhecimento que embasaram o projeto.

O projeto não termina ao entregar o relatório, pelo contrário, espera-se que os estudantes utilizem o feedback recebido para aprimorar suas habilidades. Os alunos devem ser incentivados a refletirem sobre o processo, a colaboração em equipe e a utilizar as habilidades aprendidas em atividades futuras.