Queremos mostrar que qualquer objeto
em movimento circular não tende a sair pela linha que o liga ao
centro da curva, quando liberado das forças que lhe impõem
este movimento circular.
Contexto
Imagine um carrinho de brinquedo
andando em linha reta no chão de sua sala. Então você
dá um empurrãozinho nele para o lado esquerdo. Ele vai mudar
um pouco sua direção para a esquerda e depois continuará
a andar em linha reta. Você empurra o carrinho da mesma maneira outra
vez, e mais uma, e de novo, de novo... o carrinho consequentemente vai
mudar de direção repetidas vezes. Imagine então, se
houvesse uma força empurrando o carrinho constantemente para um
lado, ele mudaria de direção constantemente e acabaria por
descrever uma curva. A força que faz com que um corpo qualquer faça
uma curva é chamada força centrípeta e é orientada
para o centro da curva, perpendicularmente à direção
da velocidade. Se você já viajou num ônibus, já
sentiu estar sendo jogado para o lado cada vez que este dobra uma esquina.
Algumas vezes isso acontece mais intensamente do que em outras. No entanto,
em todas as vezes você termina no mesmo lugar onde começou
(sentado no banco). O que acontece é que o ônibus faz uma
curva e você tende a continuar o seu movimento em linha reta na mesma
direção que vinha tendo. Mas não sai do ônibus
porque acaba por entrar em contato com ele, e ele lhe força para
que também faça a curva. Quanto mais rápido o ônibus
virar, maior será a força aplicada por ele para que você
permaneça na curva. Concluímos então que quanto mais
rápido um objeto percorre uma trajetória circular, maior
será a força centrípeta para mantê-lo numa circunferência.
Idéia do experimento
O experimento consiste em uma bolinha
de gude girando numa tampa de embalagem de pizza cuja borda tem um corte
do exato tamanho da bolinha. A impressão que a maioria das pessoas
tem sobre algo que está girando é que este tende para fora
na direção de uma flecha que aponta do centro. Seguindo este
raciocínio, quando a bolinha está girando ela não
sairá da tampa porque a borda a impede. Então quando ela
passa pelo corte na borda, deverá sair da tampa como se estivesse
sendo atirada para fora; mas o inesperado acontece: a bolinha cruza a abertura,
não sai da tampa e continua a girar. O que acontece é que,
pra começo de conversa, a bolinha não tende para fora como
todos imaginávamos e por tanto nunca seria atirada para fora da
tampa. Lembra do carrinho? Ele ia tranquilamente em linha reta até
que levou um empurrão e mudou de direção e logo voltou
a correr em linha reta. Com a bolinha de gude é a mesma coisa. A
bolinha gira porque há algo, a borda, que lhe impõe constantemente
uma força para o centro da circunferência. Quando esta força
para o centro (força centrípeta) desaparece, no instante
em que a bola passa pelo buraco na borda (pois não há mais
borda para ''empurrá-la''), ela toma a direção natural
de seu movimento naquele momento: para frente, tangente à curva.
Então ela encontra a borda e, da quina em diante onde volta a existir
a força cetrípeta, volta a prosseguir novamente em curva.
O buraco é feito de modo a deixar a bolinha sair da tampa somente
se estivesse realmente indo para fora; como isto não acontece somos
levados a aceitar a idéia de que o corpo não está
sendo de fato atirado para fora.
Tabela do material
Item
Observações
Uma embalagem de pizza
Deve ser de embalagens circulares.
Uma bolinha de gude
Montagem
Use uma das dua partes da embalagem
da pizza.
Recorte um pedaço da borda
igual ao diâmetro da bolinha de gude.
Provoque o movimento da bolinha
e então observe o que acontece.
Comentários
O buraco deve ter as dimensões da bolinha de gude.
Se o buraco for muito grande a bolinha sairá pois não encontrará
a borda à sua frente.
Esquema de montagem
Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia
- UNESP/Bauru