quinta-feira, 29 de setembro de 2011

Câmara Escura - Atividade Experimental sobre a Propagação retilínea da luz

Este experimento sobre Câmara escura e propagação retilínea da luz foi realizado entre os dias 18 e 26 de outubro de 2010, durante o projeto de física "Óptica - Um mundo de luz e cores diante dos nossos olhos", ministrado por mim e pelas minhas colegas de faculdade Cassiana Alves e Silvana Pacheco, juntamente com os alunos da Escola Estadual de Ensino Médio Maria Teresa Vilanova Castilhos (Polivalente). Assim como os experimentos já postados aqui no blog, “Composição e decomposição da luz branca”, “Um mundo de Luz e Cores diante dos nossos olhos”, “Teatrinho Mágico” e “Espelho, espelho meu – Experimentos sobre espelhos planos e Óptica geométrica”.


Materiais:

Papel cartaz preto;
Papel vegetal;
Cola branca;
Vela;
Lanterna
Objeto pequeno.

Passo a Passo:

Faça duas caixas de papel cartaz usando o molde da figura. Uma das caixas deve ser colocada dentro da outra (deixe uma folga entre elas). Faça uma fenda com cerca de 1mm de largura nas linhas indicadas no fundo das duas caixas e uma moldura para o papel vegetal. Na caixa menor, faça fendas (A,B,C e D) para encaixe da moldura. Para obter uma câmara escura convencional, empurre a caixa interna para dentro da caixa maior até os fundos dela se encostarem, com as fendas de 5cm perpendiculares. Mire a sua câmara para um objeto bem iluminado e observe as imagens formadas no papel vegetal à medida que você aumenta a distância entre as duas fendas ao puxar a caixa interna para fora.

Dica:

A distância entre a tela de papel vegetal, onde a imagem é formada, e a fenda no fundo da caixa menor é variável. Já a distância entre a tela e a fenda da caixa interna é fixa. Descubra primeiro como se dá a formação da imagem de uma câmara escura convencional e considere depois a imagem que cada fenda em separado produz.


Ilustração da experiência

O experimento é de fácil montagem, construído com materiais de baixo custo,
e exemplifica bem a propagação retilínea da luz

Alunos testando suas câmaras escuras

A propagação retilínea da luz é responsável pela formação da imagem quando a luz entra na câmara escura. A figura reproduzida é formada pelos feixes de luz elementares que saem de cada ponto do objeto e que atravessam a abertura do diafragma. A superposição dessas 'miríades' de manchas de luz formam a imagem projetada na parede oposta ao orifício. Quanto menor a abertura do diafragma (orifício) mais nítida (e menor) será a mancha individual produzida pelos inúmeros pontos da fonte; mais nítida será a superposição delas na reprodução da 'imagem projetada' na tela; todavia, também 'mais apagada' será essa imagem, pois pouca luz estará entrando pelo orifício. Menor abertura ==> maior nitidez ==> menor luminosidade da imagem.



Vídeo sobre a história da fotografia, ao qual a câmara escura faz parte, sendo o princípio para a evolução das máquinas fotográficas:




segunda-feira, 26 de setembro de 2011

Movimento em planos inclinados - Atividade Experimental de Física sobre MRUV

Galileu Galilei foi o primeiro cientista a tratar matematicamente o movimento acelerado, analisando o comportamento de objetos em planos inclinados. Nesta atividade, vamos recriar o seu experimento.
Galileu investigava o tempo necessário para um objeto descer uma rampa de inclinação variável.
Como deve variar o tempo para um objeto descer uma rampa de comprimento constante à medida que a sua inclinação em relação à horizontal aumenta? É uma relação direta?



Objetivo: Verificar sua aceleração e a variação desta com o ângulo de inclinação do plano.

Material:
·         Guia de madeira;
·         Bolinha de gude;
·         Cronômetro;
·         Fita métrica;
·         Transferidor.

Procedimentos:
1.      Incline a guia em ângulo de 5° e deixe rolar a bolinha, cronometrando o tempo e medindo a distância percorrida.
2.      Incline, agora, o plano em 10° e repita o procedimento anterior.
3.      Calcular a aceleração em cada procedimento. (É importante repetir os procedimentos para se obter um valor médio).
4.   Preencher a tabela abaixo e encontrar o valor da aceleração em cada um dos casos. Para calcular o valor da aceleração basta utilizar a função horária da posição do MRUV: como S0 e V0 são iguais a zero usaremos somente
ou com a aceleração isolada => 



Abaixo você confere a atividade experimental "Movimento em planos inclinados" realizado pelos alunos do Instituto Estadual de Educação Barão de Tramandaí:




terça-feira, 20 de setembro de 2011

Composição e decomposição da Luz Branca

Estes experimentos sobre composição e decomposição da Luz Branca foram realizados entre os dias 18 e 26 de outubro de 2010, durante o projeto de física "Óptica - Um mundo de luz e cores diante dos nossos olhos", ministrado por mim e pelas minhas colegas de faculdade Cassiana Alves e Silvana Pacheco, juntamente com os alunos da Escola Estadual de Ensino Médio Maria Teresa Vilanova Castilhos (Polivalente). Assim como os experimentos já postados aqui no blog, “Um mundo de Luz e Cores diante dos nossos olhos”, “Teatrinho Mágico” e “Espelho, espelho meu – Experimentos sobre espelhos planos e Óptica geométrica”.


A luz tem cor?

Concepção intuitiva
Por que o arco-íris é visto apenas quando o tempo está úmido ou chuvoso e com a presença dos raios solares?

Experimento:
Material:
  • Uma folha de papel em branco
  • Um copo com água
  • Uma lanterna
Montagem do experimento

O que acontece?
  • Aparece um arco-íris refletido no papel.

Por que acontece?
  • Porque o copo d’água faz com a luz da lanterna exatamente o que a nuvem faz com a luz do sol, ou seja, separa as cores da luz. A luz que parece não ter cor nenhuma, na verdade é uma mistura de cores coloridas. Juntas elas dão a luz invisível ou luz branca. Misturadas, a gente não vê cor nenhuma, mas se você faz passar por alguma coisa que separe as cores, por exemplo, um copo d’água você vai ver as cores separadas ou um arco-íris.

Vídeo exibido sobre a formação do arco-íris
Kika - De onde vem o arco íris?




Curiosidades sobre o Arco-Íris e suas cores
Você já deve ter ouvido a história de que, no final do arco-íris há um pote de ouro. Quem inventou essa história deve ter se inspirado no fato de as pedras preciosas também dispersarem a luz como um prisma. Daí imaginar que um pote dessas pedras deveria mandar aquele colorido todo para o céu foi um passo! Você também  já deve ter se perguntado se o arco-íris tem cinco, seis ou sete cores. Alguns afirmam que são: violeta, azul, ciano, verde, amarelo, laranja e vermelho.
Sendo totalmente indiferentes a convenções, deveríamos dizer que o arco-íris é composto de infinitas cores. Porém, o homem costuma utilizar determinadas convenções para facilitar a comunicação e as atividades do seu dia-a-dia. Dessa forma, Newton, o proponente da atual teoria das cores, ao observar o espectro formado pelo prisma, definiu sete cores, em analogia com sete notas musicais. São elas: violeta, anil, azul, verde, amarela, alaranjada e vermelha.
Essa divisão do espectro luminoso em cores é também influenciada pela sensibilidade do nosso olho às diferentes tonalidades. Em média, distinguimos 128 tonalidades de cores. Algumas pessoas possuem mais acuidade visual para determinadas cores do que para outras. Isso dá a essa divisão em cores certa dose de individualidade.
Irisdecência é um fenómeno óptico que faz certos tipos de surpefícies refletirem as cores do arco-íris. A palavra é derivada do Grego, Íris na Mitologia Grega é a personificação do arco-íris e mensageira dos deuses.
A pena do Beija-flor, alguns insetos, bolhas de sabão, superfício de um compact disc (CD) entre outros tem essa propriedade. As notas de euro de 5, 10 e 20 euros dispõem, como elemento de segurança, de uma banda irisdescente no verso.



Espectroscópio

Materiais:
Uma caixa de fósforos das grandes;
Um CD (compact-disc o CD-rom).

Passo a Passo:
Inicialmente vamos partir o CD em vários pedaços (com o devido cuidado para não cortar-se!). Pode-se usar um tesoura de cozinha ou mesmo uma de cortar finas chapas de ferro para essa tarefa. Necessitaremos de um pedaço de CD de aproximadamente 1/8 do disco.
A seguir, com uma lâmina protegida, vamos abrir uma pequena janela na parte superior da caixa de fósforo. Oriente-se nas figuras abaixo para bem localizar essa janela. Corte e dobre esse pedaço de madeira (ou papelão) de modo a funcionar como uma janela.

Montagem do Experimento
Cole, a seguir, o pedaço de CD no centro da gaveta da caixa de fósforos. Isso deve ser feito de modo que, abrindo-se ligeiramente a gaveta para permitir a entrada da luz solar, o pincel refletido e difratado saia pela janela praticada na face superior.

Aluna observando o espectro das luzes

            A luz que incide sobre o CD separa a luz branca, ocorrendo o fenômeno de difração produzido, neste caso, por 'espelhinhos' microscópicos para a leitura do laser em um disco compacto (CD). Em um CD típico há 1000 pontos de difração para cada milímetro do disco, o que permite separar muito bem as cores elementares. O CD funciona como um prisma.


            O espectro eletromagnético

Chamamos luz visível, ou simplesmente luz, as ondas eletromagnéticas com frequência entre: 
E as restantes não? É simples, o homem, não é de hoje, tenta ser o centro do Universo. Portanto, estabelece a si mesmo como referencial para definir o que o cerca. E as ondas nessa faixa nos sensibilizam nossos olhos. As outras não são percebidas. A luz, então, é uma onda eletromagnética que, juntamente com outras radiações, tais como raios X, infravermelho e microondas, pode ser localizada na figura abaixo. As radiações estão organizadas em um esquema chamado espectro eletromagnético.



As frequências do espectro eletromagnético diferem de acordo com a natureza da fonte de radiação. Quanto maior a energia, maior a frequência. É importante observar que, de todo espectro eletromagnético, apenas uma pequena faixa é possível de ser percebida pelo nosso olho.
O que distingue duas cores, como a luz vermelha e a luz verde, é um número, denominado frequência da luz. Cada cor simples possui sua frequência que é seu número de identificação.


          Cada uma dessas radiações possui uma energia definida, que está relacionada com a sua frequência. Se a radiação for à faixa da luz visível, então cada cor terá sua frequência característica, que por sua vez corresponderá, também, a uma determinada energia.



Disco de Newton

Concepção Intuitiva
Que cores compõem a luz branca?

Materiais
Cartolina;
Cola;
EVA coloridos;
Tesoura;
Barbante;
Alfinetes;
CD ou pedaço de papelão
Botão.

Profª Cassiana mostrando o seu Disco de Newton


Passo a Passo:
Recorte 3 discos de papelão, de mais ou menos 15 cm de diâmetro ou um CD. Cubra suas faces com setores do EVA colorido. Gire o Disco.
Para isso, faça um furo central, pegue dois botões, passe o barbante de forma que suas duas pontas fiquem do mesmo lado a linha vai e volta. Cole os botões bem ao centro acima do furo central, um em cada lado. Segurando as pontas dos barbantes dos dois lados do disco, faça o disco contorcer os barbantes. Basta agora forçá-los, esticando-os. O disco é colocado a girar pelos barbantes que desenrolam.



Aluna montando o Disco de Newton

Newton explicou que a luz que consideramos branca é, na verdade, uma luz composta de várias cores. Em primeiro lugar, decompôs a luz solar. Por volta de 1666, mediante um prisma triangular de cristal atravessado por um feixe luminoso, obteve o que hoje chamamos de espectro, devido ao diferente índice de refração ou desvio de cada uma das cores que compõem a luz branca.
A divisão de um raio de luz em seus componentes devido á sua diferente refração, denomina-se dispersão da luz.
Falta então recompor a luz branca através da soma das cores. Isto se consegue por um aparelho que é chamado disco de Newton. Este disco que é pintado com as mesmas cores que compõem o espectro de luz branca, adquire quando girado velozmente e recebendo uma iluminação intensa, uma cor uniformemente branca. À medida que aumenta a velocidade do disco, as cores vão-se somando, o matiz geral aparece acinzentado e, finalmente, só se observa um círculo uniforme esbranquiçado.


Montagem sugerida pelos alunos




quarta-feira, 14 de setembro de 2011

Atividade Experimental de Física: Carro em aceleração, com vazamento no tanque... MRUV na certa!


Objetivo: Mostrar um movimento do tipo “MRUV”

Material:
·         Carrinho de brinquedo;
·         Barbante;
·         Mesa;
·         Fita métrica;
·         Objeto cilíndrico (para servir de roldana) ou uma roldana;
·         Água com corante;
·         Fita adesiva;
·         Copo plástico furado (furo pequeno);
·         Peso pequeno (pedra, pedaço de madeira, etc)
Procedimentos:

1.      Fixe o copinho plástico na parte traseira do carrinho com fita adesiva, conforme a figura.
2.      Prenda na quina da mesa, o objeto cilíndrico que servirá de roldana.
3.      Prenda uma das pontas do barbante no gancho do carrinho, e na outra ponta amarre o peso, segurando.
4.      Coloque água no copinho, fechando o furo para que a água não escape, até que o conjunto esteja pronto para a corrida (peca a um colega que segure, na posição inicial).
5.      Abra o furo para que a água comece a pingar regularmente, e essas gotas servirão de marcador de tempo e após solte o conjunto.
6.      Marque as posições das gotas que caíram sobre a mesa.


Preencher a tabela abaixo e encontrar o valor da aceleração. Para calcular o valor da aceleração basta utilizar a função horária da posição do MRUV: Como S0 e V0 são iguais a zero usaremos somente
, ou com a aceleração isolada =>


Observações e Conclusão:
Como se apresentam os espaçamentos entre as gotas até que o peso chegou ao chão? E depois que o peso chegou ao chão? O carrinho percorreu espaços iguais em tempos iguais?
Em caso afirmativo, qual foi a aceleração sofrida pelo carrinho durante a descida do peso?



Abaixo você confere a atividade experimental "Movimento em planos inclinados" realizado pelos alunos do Instituto Estadual de Educação Barão de Tramandaí:





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