Objetivos

-  Ao final deste projeto, você será capaz de entender e aplicar a Lei de Hooke para calcular o trabalho realizado por uma força elástica!

-  Desenvolver habilidades de observação e cálculo prático, utilizando a fórmula W = kx²/2 para diferentes cenários de força elástica.

-  Aprender a importância das forças elásticas em aplicações do dia a dia e em sistemas mecânicos e biológicos.

Curiosidades

1.  Sabia que a Lei de Hooke, descoberta por Robert Hooke em 1660, ainda é uma das leis mais importantes para engenheiros e físicos hoje em dia? Ela explica como molas e outras estruturas elásticas se comportam! 

2.  Já se perguntou por que um trampolim ou um paraquedas funcionam? É tudo sobre forças elásticas e como elas armazenam e liberam energia! 露‍♂️

3.  Curioso para saber como as molas estão por toda parte em nossa vida? Elas são usadas em relógios, carros, brinquedos e até em aparelhos de academia, ajudando em movimentos controlados e suaves. ️️

Contextualização

Imagine poder prever exatamente como uma mola vai se comportar ao ser esticada ou comprimida. Isso não só é incrivelmente útil em muitos contextos de engenharia, mas também super divertido de explorar! A força elástica, governada pela famosa Lei de Hooke, é uma das maneiras mais interessantes de entender como a energia está envolvida em diferentes sistemas físicos. 

A capacidade de calcular o trabalho realizado por essa força não apenas amplia seu entendimento de como as coisas funcionam mecanicamente, mas também te dá a habilidade de prever movimentos e reações em diversas situações, desde o salto em um trampolim até o desempenho de um carro de corrida. ️露

Além disso, a força elástica não é exclusiva de objetos inanimados. Ela desempenha um papel crucial em muitos sistemas biológicos, como tendões e músculos, ajudando a entender desde o movimento básico do andar até questões mais complexas de biomecânica. 

Portanto, dominar o cálculo do trabalho realizado por forças elásticas não é apenas uma habilidade acadêmica; é uma ferramenta que pode abrir portas para compreender e inovar em muitos aspectos da tecnologia, esporte e saúde. Pronto para mergulhar nesse universo elástico e descobrir como ele se aplica em uma variedade de situações do mundo real? Vamos nessa! 

Atividade 1: Exploradores da Mola: Uma Viagem pelo Trabalho Elástico

Descrição

Nesta atividade prática, você se tornará um verdadeiro explorador do mundo das molas! Usando materiais simples do dia a dia, você irá investigar como diferentes molas reagem a forças aplicadas e calcular o trabalho realizado por elas. O objetivo é entender como a Lei de Hooke governa o comportamento das molas e como podemos quantificar esse comportamento através do cálculo do trabalho. Você irá realizar uma série de experimentos, variando a força aplicada e a extensão da mola, para determinar como essas variáveis afetam o trabalho realizado pela mola. Este experimento não só solidificará seu entendimento teórico, mas também te dará a chance de ver a física em ação de uma maneira divertida e prática.

Materiais Necessários

- Molas de diversos tipos e tamanhos

- Pesos variados (por exemplo, sacos de feijão, livros)

- Régua ou fita métrica

- Corda ou fio resistente

- Suporte para montagem (pode ser um gancho ou algo que possa ser fixado firmemente)

- Caderno e caneta para anotações

- Calculadora

- Câmera ou celular para registrar os experimentos (opcional)

Passo a Passo

1. Monte seu espaço de experimentação em uma área segura e livre de obstáculos.
2. Fixe um dos lados da mola no suporte escolhido.
3. No outro lado da mola, prenda um peso inicial e meça a extensão da mola com a régua. Registre a extensão inicial.
4. Aumente o peso gradativamente, medindo e registrando a extensão da mola para cada peso adicional.
5. Para cada configuração de peso, calcule o trabalho realizado pela mola usando a fórmula W = kx²/2, onde k é a constante elástica da mola (que você pode calcular se necessário), e x é a deformação.
6. Repita os passos de 3 a 5 para diferentes tipos de molas e meça como o trabalho varia com a extensão e o tipo de mola.
7. Registre todos os dados e observações no seu caderno de anotações.
8. Analise os dados coletados para identificar padrões e relações entre a força aplicada, a extensão e o trabalho realizado pela mola.
9. Prepare seu relatório de experimento, seguindo as orientações do entregável.

O Que Você Deve Entregar?

Você deverá entregar um relatório de experimento. O relatório deve incluir: 1. Introdução teórica sobre a Lei de Hooke e o cálculo do trabalho elástico. 2. Descrição detalhada dos experimentos realizados, incluindo materiais, métodos e resultados. 3. Análise dos dados coletados, incluindo gráficos se possível. 4. Discussão sobre como variar a força e a extensão da mola afetou o trabalho realizado. 5. Conclusões sobre o comportamento das molas e a aplicação prática dos conceitos estudados. O relatório pode ser entregue em formato de texto, com imagens dos experimentos, ou em vídeo, onde você explica e demonstra os experimentos e resultados.

Atividade 2: Desafio da Ponte Elástica: Engenheiro por um Dia!

Descrição

Preparado para se tornar um engenheiro por um dia? Nesta atividade emocionante, você vai projetar e construir uma ponte simples usando apenas palitos de picolé e molas, explorando como a força elástica influencia a estabilidade e resistência da sua estrutura. O desafio é criar uma ponte que possa suportar o maior número de pesos possível, testando os limites da física elástica. Ao aplicar os princípios da Lei de Hooke, você entenderá como a distribuição de forças e a escolha dos materiais podem afetar o desempenho de uma estrutura. Além disso, calcular o trabalho realizado pelas molas em sua ponte te dará uma noção prática de como a teoria se aplica em situações reais de engenharia.

Materiais Necessários

- Palitos de picolé (quantidade suficiente para construir a ponte)

- Molas de diferentes tamanhos e constantes elásticas

- Cola branca

- Tesoura

- Régua

- Papel e lápis para desenho e cálculos

- Câmera ou celular para documentar o processo (opcional)

Passo a Passo

1. Desenhe um esboço inicial do design da sua ponte, planejando onde serão colocadas as molas para maximizar a estabilidade.
2. Calcule a quantidade e o tipo de molas que serão necessárias, baseando-se na força que cada uma pode suportar e na distância entre os apoios da ponte.
3. Monte a estrutura base da ponte usando os palitos de picolé e a cola, deixando espaços onde as molas serão inseridas.
4. Anexe as molas na estrutura da ponte, garantindo que estejam seguras e bem distribuídas.
5. Realize testes de carga colocando pesos graduais no centro da ponte e observe como ela responde.
6. Registre o peso máximo que a ponte suportou e tire fotos ou grave um vídeo deste momento.
7. Analise os resultados, calculando o trabalho realizado pelas molas e como isso influenciou a resistência da ponte.
8. Prepare seu relatório, seguindo as orientações do entregável, e finalize com uma reflexão sobre o que aprendeu com a atividade.

O Que Você Deve Entregar?

Você deverá entregar um relatório de projeto e construção da ponte. O relatório deve incluir: 1. Esboços iniciais e planos de design da ponte, incluindo a distribuição de molas e a justificativa do design. 2. Descrição detalhada da construção, incluindo como você calculou e aplicou a Lei de Hooke no projeto. 3. Resultados dos testes de carga, com imagens ou vídeos da ponte sendo testada. 4. Análise dos resultados, discutindo como a força elástica influenciou a resistência da ponte. 5. Conclusões sobre o que funcionou bem e o que poderia ser melhorado no seu projeto. O relatório pode ser entregue em formato de texto, com imagens e vídeos, ou em um vídeo que mostre todo o processo de construção e testes da ponte.

Atividade 3: Física na Prática: Estilingues de Mola

Descrição

Nesta atividade prática, você vai mergulhar no fascinante mundo da mecânica ao construir e testar seu próprio estilingue de mola! Utilizando conceitos de força elástica e a Lei de Hooke, você irá projetar um estilingue que possa lançar pequenos objetos a distâncias variadas. O desafio é ajustar a constante elástica para maximizar a energia armazenada e entender como pequenas mudanças podem ter grandes impactos no resultado final. Este experimento não apenas reforça sua compreensão teórica sobre a força elástica, mas também te dá a oportunidade de aplicar esses conceitos de uma forma divertida e interativa, explorando o poder das molas em ações de lançamento. Prepare-se para muita diversão enquanto aprende sobre física prática!

Materiais Necessários

- Tubo de PVC ou cano de plástico

- Molas de compressão de diferentes constantes elásticas

- Tiras de tecido ou elásticos

- Balas de goma ou pequenas bolas de isopor

- Fita métrica

- Luvas de proteção

- Óculos de segurança

- Câmera ou celular para gravar os testes (opcional)

Passo a Passo

1. Escolha o tubo de PVC ou cano de plástico como base para o estilingue, garantindo que seja leve e resistente.
2. Monte a estrutura do estilingue, fixando as tiras de tecido ou elásticos de modo que formem um Y quando esticadas.
3. Anexe a mola na base do Y, ajustando o comprimento do tecido ou elástico para obter diferentes tensões.
4. Coloque uma bala de goma ou bola de isopor na bolsa formada pelas tiras de tecido ou elástico.
5. Use luvas de proteção e óculos de segurança para testar o lançamento, puxando a bola de volta e soltando.
6. Faça ajustes na tensão da mola e no ângulo do lançamento para ver como isso afeta a distância alcançada.
7. Registre os ajustes feitos e as distâncias alcançadas para cada tentativa.
8. Analise os lançamentos, observando como a força elástica influencia o alcance e a altura do lançamento.
9. Prepare seu vídeo, seguindo as orientações do entregável, e finalize com uma reflexão sobre o que o experimento ensinou sobre a força elástica.

O Que Você Deve Entregar?

Você deverá produzir um vídeo demonstrativo do seu estilingue em ação, explicando o processo de construção, os ajustes feitos para otimizar a distância de lançamento e como você aplicou os conceitos de força elástica e a Lei de Hooke. O vídeo deve incluir: 1. Introdução sobre o estilingue e os conceitos físicos envolvidos. 2. Demonstrações dos lançamentos com diferentes ajustes. 3. Explicação dos resultados observados e como as variações na constante elástica afetaram o desempenho. 4. Conclusão discutindo o que aprendeu com o experimento. O vídeo deve ser claro e informativo, com duração entre 3 a 5 minutos.