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A
rosca e a arruela
Prof. Luiz Ferraz
Netto
leobarretos@uol.com.br
Apresentação
Novembro de 1999; eu mesmo vibrei quando,
por acaso, observei o fenômeno. Eis o relato:
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A
patroa havia pedido para dar um jeito na cômoda da filhota
pois a gaveta do meio estava muito bamba e ficava saindo do
encaixe.
Fui
lá e vi que as laterais do móvel (essas porcarias com
serragem prensada que chamam de "aglomerado")
estavam abauladas para fora e, por isso, a gaveta saia do
encaixe. |
A
solução era aproximar novamente as duas paredes laterais. Não
quis apelar para um sarrafo colocado por dentro, pois o espaço
entre gavetas era meio crítico.
Decide
atravessar uma haste de ferro de 3/8", com rosca em toda sua
extensão (essas varetas são vendidas em casas de ferragens nos diâmetros
3/8", ½", 5/8" etc. e comprimento 1 metro), e
mediante porcas, ir apertando até as laterais do móvel chegarem
no lugar. Tudo bem marcadinho, fiz os furos nas laterais com broca
de 3/8" e fui ao meu laboratório buscar a vareta, arruelas e
porcas.
No
caminho de volta, encaixei uma arruela numa extremidade da vareta
que estava na vertical (posição mais cômoda para transportá-la)
e a arruela escapou de minha mão. Instintivamente levei a mão
livre lá em baixo para apanhar a arruela e surpresa! A
arruela num movimento curioso de vai-vem na horizontal (lembrando o
bater de asas) descia na vareta lentamente com um movimento que
perceptivelmente, pelo menos em média, era uniforme!
Vichi!
Parei tudo e voltei ao laboratório. Encaixei a extremidade
inferior da vareta com rosca num suporte e soltei novamente a
arruela lá de cima, encaixada na vareta. Beleza, que movimento
espetacular. Cronômetro na mão, metro de balcão ao lado da
vareta e .... o movimento é uniforme. Testei com outras arruelas,
umas com furos maiores, outras com massas maiores, outras mais
largas. E assim nasceu esse projeto.
Ah!
A cômoda voltou a funcionar perfeitamente --- talvez chegue ao ano
2000! "Em 2000
chegarás, de 2000 não passarás" (como todos sabem,
Nostradamus referia-se á minha
cômoda!).
Objetivo
Estudo do movimento retilíneo
e uniforme. Cronometragem, gráficos do M.U.
Material
Vareta com
rosca de 3/8" ou 5/8" e as duas arruelas e porcas que
acompanham tais varetas .
Cronômetro (relógio digital) e metro de balcão ou trena.
Grampo (presilha) para fixar na mesa e prender a vareta na
vertical.
Procedimento
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Prenda
a vareta no grampo de modo que fique firme na vertical.
Coloque o metro de balcão ao lado da vareta, paralelo a ela.
Solte
a arruela a partir da extremidade superior. Assim que o
movimento da arruela estabilizar (isso depende do modo como
soltá-la) veja sua cota (altura) na régua e acione o cronômetro.
Anote,
a cada 20 segundos (ou outro intervalo de tempo), a cota por
onde passa a arruela.
Com esse conjunto de par de dados (tempo e cota) construa o
gráfico "cota x tempo".
Como
esse texto, numa primeira mão, destina-se ao professor,
poderemos dispensar detalhes no desenvolvimento do estudo do
movimento uniforme. Daí para a frente tem-se todo o trabalho
de análise já comum em outros experimentos do tipo, tais
como:
Bolinha de gude dentro da água do tubo de vidro (perigo de
quebrar o tubo e dificuldade em obtê-lo);
Bolina de aço dentro do óleo do tubo de vidro (e tem que
usar ímã para levar a bolinha para cima);
Bolha de ar em tubo com água etc.
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Verifique
o comportamento com várias arruelas, mais finas e mais grossas,
mais leves e mais pesadas, mais estreitas e mais largas etc. Com
arruela adequada o "tempo de queda" pode superar os três
minutos para descer 1 metro!
Dica
Selecione duas arruelas
cujas velocidades de queda em movimento uniforme sejam diferentes.
Coloque as duas arruelas na vareta (a mais lenta por cima da mais rápida)
mantendo-as afastadas, com os mesmos dedos, cerca de 5
mm. Abandone simultaneamente as duas
arruelas. Uma descerá com velocidade escalar média V (a de baixo)
e a outra com V', sendo V > V'. No decorrer do tempo, a distância
(D) entre elas irá aumentando. Eis uma boa questão para os
meninos: escrever a função D = f(t) que fornece, em cada
instante, a distância entre as arruelas.
Comentário
A lentidão e regularidade
do movimento de descida de uma arruela, no caso geral, acompanhado
de um ruído especial, torna o experimento ideal para sala de aula
e serve, por outro lado, para o professor explicar os
"macetes" do uso do cronômetro (cartilagem da mão que
deve ser comprimida antes do mecanismo acionar realmente o cronômetro
etc.) e sobre os cursos oficiais para cronometristas (pelo que
soube, alguns para corridas de cavalos, duravam cerca de 3 anos!).
Estou
preparando uma filmagem do movimento (junto com cronômetro e régua)
para examiná-lo, com detalhes, em câmara lenta. Em cada instante,
não deve ser um movimento simples. Já devemos prever combinações
de quedas livres, oscilações forçadas e entretidas, choques mecânicos
e atritos. A agitação da arruela deve provocar, também,
movimento turbilhonar no ar. Aguardemos.
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