Física na EE Anhanguera

A Junior Achievement foi recebida pela EE Anhanguera para levar aos alunos o programa Bancos em Ação, cujo intuito é o de despertar o olhar empreendendor em jovens de idade escolar.

Foi feita uma reportagem com nossos alunos. O vídeo a seguir mostra essa reportagem e explica o programa. Alunos de duas turmas do 3º ano do EM que participaram da atividade dão depoimentos e mostram um pouco de sua arte.

Clique aqui para ir ao site da Globo e assistir o vídeo.

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Na oficina ministrada na sexta-feira (22/10) pelos profs. Tiago (Física) e Filipe (Filosofia), alunos de diversas turmas do ensino médio da manhã produziram cartazes tratando sobre sexualidade, tema escolhido para a oficina. Para alimentar o debate, foram exibidos duas animações de curta metragem: “Era uma vez outra Maria” e “Medo de quê?“. Os vídeos estão no youtube.com; clique nos nomes para assisti-los.

As fotos dos alunos tiradas ao longo da oficina podem ser visualizadas no slideshow a seguir. Para baixar todas as fotos, clique aqui.

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Esse texto explica as diferentes propriedades, fabricações e aplicações dos ímãs encontrados atualmente no mercado. Os mais comuns de nosso dia-a-dia (do meu dia-a-dia, ao menos) são os de cerâmica (ou ferrite), enquanto os mais potentes são os de neodímio.

Extraído de http://www.electronica-pt.com/index.php/content/view/140/37/

Boro-Ferro-Neodímio (NdFeB ou NIB) – Neodymium Iron Boron

Um ímã de neodímio é um imã feito a partir de uma combinação de neodímio, ferro e boro — Nd2Fe14B, também conhecidos como Terras Raras ou “Super-Imãs”, entraram no mercado em 1980. É o material magnético mais moderno. Os imãs de NdFeB são produzidos pelo compactação de ligas pulverizadas. Possuem as melhores propriedades de todos os imãs existentes e uma incrível relação indução/peso. São altamente susceptíveis a corrosão e devem, quase sempre, possuir revestimento. São normalmente niquelados, zincados ou revestidos com resina epóxi. Este tipo de imã é muito poderoso em comparação com a sua massa, mas também é mecânicamente frágil e perde seu magnetismo em temperaturas entre 70ºC e 180°C. Devido ao seu custo mais baixo, têm substituído os imãs de samário-cobalto na maioria das aplicações, que são ligeiramente mais fracos e significamente mais resistentes à temperatura. Exemplos de aplicações: alto-falantes, discos rigídos, geradores eólicos, brindes, equipamentos electrónicos.

Cobalto Samário (SmCo)

Os imãs de Samário-Cobalto (SmCo) foram desenvolvidos em 1960, como resultado da pesquisa de novos materiais magnéticos baseados em ligas de Fe, Co, Ni e Terras Raras. São produzidos prensando-se as ligas pulverizadas, no formato final. Posteriormente são sinterizados a altas temperaturas. Apesar das excelentes propriedades magnéticas e resistência ás temperaturas (até 250 ºC), o alto custo pode limitar suas aplicações. Possuem razoável resistência à corrosão e não necessitam de revestimentos particulares. Devido à sua elevada fragilidade, devem ser manuseados com cuidado. Max. Temperatura de trabalho: 250 ºC Exemplos de aplicações: micro-motores, sensores para automóveis.

Alnico

Alnico são ligas de Fe (Ferro) contendo Al (Alumínio), Ni Níquel e Co (Cobalto), além de outros elementos. O nome da liga é formado pela justaposição dos símbolos químicos dos elementos (Al, Ni e Co). As ligas Alnico foram descobertas na década de 1920, e permitiram a produção industrial de imãs artificiais com indução magnética muito superior à dos naturais. Um imã de Alnico é capaz de levantar mais de 1000 vezes seu próprio peso. Uma das ligas mais conhecidas é o Alnico5, contendo aproximadamente 15%Ni, 25%Co, 9%Al, 3%Cu e 48%Fe. Já o Alnico12 tem 18%Ni, 35%Co, 6%Al, 8%Ti e 33%Fe. Estão disponíveis em muitos formatos, como barras, “ferraduras”, etc, normalmente fabricados por fundição, sofrendo um processo de rectificação para atingir dimensões precisas. Os imãs de Alnico têm grande estabilidade térmica, ou seja, mantêm as suas características numa faixa de temperatura muito larga, de aproximadamente -250°C a 550°C. O material é ainda resistente à oxidação. As suas principais aplicações são alto-falantes, motores eléctricos e geradores de pequeno porte, etc. Foram também muito usados em instrumentos de medida, como velocímetros, tacógrafos, medidores de energia eléctrica, etc.

Cerâmica ou Ferrite

Também conhecidos como cerâmicos, esta família aparece no mercado em 1952. O processo de fabrico consiste na pulverização das matérias-primas até a formação de mono-cristais. Este composto é então prensado numa forma sob a influência de um campo magnético orientado. Após esta compactação, o material é sintetizado em fornos especiais e moldado para os formatos e dimensões desejados. Hoje em dia, os imãs cerâmicos são os que possuem menor custo. São resistentes à corrosão, ácidos, sais lubrificantes e gases. Max. Temperatura de trabalho 250 ºC. Exemplos de aplicações: alto-falantes, motores CC, sensores.

Na última aula, vimos com a ajuda de algumas simulações como ocorrem as interações gravitacionais. Utilizamos como exemplo corpos com grandes massas, no caso planetas como os do sistema solar.

A seguir, seguem links para as simulações que utilizamos na sala. Clique nas figuras para executá-las. Para mais simulações, vocês poderão acessar este link.

Meu sistema solar

Laboratório de força gravitacional

A atividade a seguir tem como objetivo levar o aluno a discutir as propriedades das ondas usando vocabulário comum. Espera-se que com essa atividade os alunos serão capazes de fazer previsões sobre o comportamento das ondas conforme são feitas alterações no meio e suas extremidades.

A atividade baseia-se na simulação apresentada em aula, a qual pode ser acessada neste link. Você precisará ter o programa Java e o Macromedia Flash Player instalados em seu computador para poder abrir a simulação.

Data de entrega: ATÉ O DIA 27 DE SETEMBRO

Forma de entrega: em papel (redigida a caneta ou impressa) e só com as respostas (não precisa copiar as perguntas)

Individual ou em dupla


Siga as instruções a seguir.

1. Abra Waves on a string (ondas em uma corda), investigue o comportamento ondulatório usando a simulação por alguns minutos. Conforme você assiste ao comportamento da onda, converse (nem que seja sozinho) sobre algumas razões para as ondas agirem do jeito que você as vê.

2. Escreva uma lista de características que você usará nesta atividade para descrever as ondas. Descreva cada característica em palavras que qualquer pessoa poderia compreender. Deixe uma pouco de espaço para preencher depois com algumas características nas quais você pensará durante esta atividade.

3. Com o botão Oscillate (oscilar) acionado e com o No End (sem fim) selecionado, investigue as ondas com mais cuidado usando o regulador de Amplitude. Responda cada questão a seguir após discutir cada uma delas com seu/sua parceiro/a:

a) Defina amplitude com uma linguagem de seu dia-a-adia.

b) Explique, usando as características relatadas no passo 2, como a onda se comporta conforme a amplitude é alterada.

c) Use uma corda ou barbante no chão de sua sala para investigar uma onda e explique como você pode mudar a amplitude em uma onda.

4. Repita o passo 3 para frequência (frequency), tensão (tension) e amortecimento (damping).

5. Deixe a amplitude e a tensão em valores altos, a frequência em 25 e o amortecimento no mínimo. Ao mesmo tempo, deixe acionado Oscillate, Timer (cronômetro) e No End. Use o botão pause para congelar a imagem.

a) Descubra qual o comprimento da onda construída pelas configurações que lhe foram recomendadas. Para isso, selecione rulers (réguas) e utilize os instrumentos para medir as distâncias entre os picos ou vales. Se precisar, mude a chave da frequência até que seja possível ver dois picos em uma tela pausada.

b) Escolha um pico e cronometre o tempo que ele leva para “andar” a mesma distância de um comprimento de onda. Por exemplo: se o comprimento da sua onda é igual a 30 cm, faça com que um dos picos “ande” 30 cm e cronometre quanto tempo ele levou para se deslocar de tal distância.

c) O tempo que o cronômetro registrou é o período (T) de sua onda. Anote-o. Se você dividir o número um pelo período, você encontrará o valor da frequência da onda em unidades de hertz. Faça essa conta, f=1/T.

d) Calcule a velocidade da onda. Para isso, você deverá multiplicar a frequência pelo comprimento de onda: v= λ.f.

6. Repita o passo 5, mas com a frequência em 85. Encontre a velocidade da nova onda. Lembre-se que 0:00:33 no cronômetro é igual a 0,33 segundos, assim como 0:00:80 no cronômetro é igual a 0,88 segundos.

7. Compare as velocidades encontradas nos passos 5 e 6. Existe uma diferença significativa?

8. Relacione as alterações de frequência e comprimento de onda feitas na corda. Existe uma justificativa para a velocidade da corda ser a mesma nas duas situações? O que você deveria mudar na simulação para que a velocidade da corda também mudasse? Faça alguns testes para ter certeza de sua resposta.

A atividade a seguir tem como objetivo a compreensão de fenômenos magnéticos e sua relação com a movimentação de cargas elétricas.

A atividade baseia-se na simulação apresentada em aula, a qual pode ser acessada neste link. Se não conseguir abrir o link, copie e cole no navegador o endereço abaixo:

http://phet.colorado.edu/sims/faraday/generator_pt.jnlp

Você precisará ter o programa Java e o Macromedia Flash Player instalados em seu computador para poder abrir a simulação.

Cada parte diz respeito às abas que você pode ver na parte superior da janela principal da simulação. São elas: bar magnet, pickup coil, eletromagnet, transformer e generator.

Data de entrega: ATÉ O DIA 27 DE SETEMBRO

Forma de entrega: em papel (redigida a caneta ou impressa) e só com as respostas (não precisa copiar as perguntas)

Individual ou em dupla


Parte I. “Esquenta” – Bar Magnet (Ímã em barra)

– Comece com o ímã em barra (bar magnet). Clique em see inside (veja por dentro) e observe os pequenos ímãs dentro da barra e os campos que eles criam. Desenhe as linhas de campo do ímã em barra.

-Mova a bússola em torno do ímaã. O que acontece assim que a bússola se movimento no campo magnético?

Parte II. Movimentando um ímã em um campo magnético – Pickup Coil (Espira)

– O que acontece quando o ímã se movimenta pela espira na qual os elétrons podem se mover?

– Investigue o brilho da luz (que decorre da corrente elétrica) assim que o número de espiras é alterado, que a velocidade do ímã varia, que a área do fio enrolado é alterado e a polartida do ímã é alterada. Para cada uma dessas mudanças, escreva qual é o respectivo efeito.

Mudança_________________         Efeito__________________________________

Mudança_________________         Efeito__________________________________

Mudança_________________         Efeito__________________________________

Mudança_________________         Efeito__________________________________

Parte III. Criando um campo magnético – Eletromagnet (Eletroímã)

– Eletroímã é um aparelho que reproduz as propriedades de um ímã, com a diferença de necessitar de um gerador para funcionar.

– Da mesma forma que a mudança do campo magnético (pela movimentação do ímã em um campo magnético) pode fazer com que elétrons se movam, a movimentação de elétrons pode criar campos magnéticos. Investigue como as propriedades de um eletroímã afetam o campo magnético criado. Para isso, faça mudanças no eletroímã e escreva os efeitos de tais alterações.

Parte IV. Mais que os olhos podem ver – Transformer (Transformador)

– Em um trasformador, elétrons se movendo em uma espira criam um campo magnético. Quando o campo magnético criado interage com uma segunda espira, elétrons podem ser forçados a se mover na segunda espira.

– Investigue como as propriedades de uma espira (chamada de espira primária) afetam uma segunda espira (secundária). Faça mudanças em uma delas e escreva quais sãos os efeitos na outra espira.

– Movimente a espira primária para dentro e para fora da espira secundária. O que acontece?

– Mude a espira primária para corrente alternada (AC, alternate current). O que acontece?

– Com a espira primária ligada em corrente contínua (DC, direct current), movimente o regulador de tensão para esquerda e para direita. O que acontece?

Parte V. Brincando com um gerador hidroelétrico – Generator (Gerador)

– Escreva com suas palavras o que faz a lâmpada acender.

– Quais formas de energias estão envolvidas no processo? Existe transformação de energia? Que transformação é essa?

Texto adaptado do sítio http://www.silvestre.eng.br/astronomia/astrodicas/bussola/ . No lugar da tampinha plástica, você pode utilizar também uma rolha de cortiça.

Construir uma bússola é muito simples. Basta imantar uma agulha de costura e depois colocá-la para flutuar numa vasilha com água. Leia as instruções abaixo, que explicam como fiz a minha:

  1. Esfregue um ímã numa agulha de aço, sempre em um mesmo sentido, para direcionar seu magnetismo.
  2. Faça duas fendas opostas na parte lateral da tampinha plástica de uma garrafa de refrigerante.
  3. Encaixe a agulha imantada na tampinha da garrafa de modo firme.
  4. Coloque o dispositivo para flutuar na bacia com água e sua bússola estará pronta (figuras 1 e 2).

Ao flutuar livremente na água, com pouco atrito, a agulha cederá facilmente à influência do campo magnético da Terra e se alinhará com ele. Quando a agulha parar de balançar, ela ficará numa posição paralela à de uma bússola comum. Para determinar qual extremidade é a Norte e qual é a Sul, utilize a orientação pelo nascer (ou pôr) do Sol.

É importante lembrar que uma bússola não aponta para os pólos geográficos da Terra. Para determinar a direção dos pólos verdadeiros (geográficos) é preciso conhecer o erro que a bússola apresenta no local onde você a utiliza, que varia com o tempo. Em Uberlândia, essa diferença é de cerca de 19 graus (em 2007). Para corrigir a bússola, você deve ficar de frente para a posição Norte apontada por ela e girar seu corpo 19 graus para a direita (no sentido do Leste). Após esse procedimento, você estará de frente para o Pólo Norte (o verdadeiro), em alinhamento com a rosa-dos-ventos local.

Procure saber qual é o erro atual da bússola em sua cidade, chamado de deflexão magnética local. Você precisará dele para aplicar a correção.

Figura 1 - Detalhe da bússola caseira.

Figura 2 - Comparação com uma bússola comum.

agosto 2018
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