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O caçador e o macaco

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Objetivo
Era uma vez um caçador. Um dia ele avistou um macaco pendurado no galho de uma árvore. Ele preparou sua arma, apontou cuidadosamente e atirou. No instante em que a cápsula detonou o macaco largou-se do galho e caiu. O projétil atingirá o macaco?  

Essa questão de Física poderá ser resolvido com o auxílio da eletrônica e um pouco de engenhosidade. Para o hobbista, o professor, o aluno e para o projetista de Feiras de Ciências, vale a pena conferir. 

Material e Montagem
Nesse projeto, teremos que preparar uma simulação do projétil, da arma, do galho, do macaco e um modo do macaco soltar-se do galho no instante do disparo. Vamos por partes.

O projétil será uma bolinha de vidro escuro, a comum bolinha de gude, que será lançada por um arco flexionado. É como o arco e flecha, só que a bolinha será a flecha. Se você tem em casa um arco, do conjunto arco e flecha de brinquedo, já é parte do caminho andado. Além do arco, precisamos de um cano de alumínio de diâmetro pouco maior que o da bolinha de vidro e comprimento uns 40 cm. 
Claro que é mais fácil, primeiro obter o cano, e depois procurar a bolinha de vidro que passa por dentro dele! Com serra para aço, faça um rasgo longitudinal no cano, até um pouco além de sua metade. Retire e lixe as rebarbas que aparecerão. Por esse rasgo é que irá deslizar o fio (linha de pesca) do arco, impulsionando a bolinha ao longo do cano.


O lançador

A ilustração abaixo mostra, em planta, o aspecto do lançador da bolinha. Deixamos à engenhosidade do leitor o modo como fixar esse dispositivo à mesa após cuidadosa pontaria. O autor usou garras e suportes de laboratório; uma garra em cada extremidade do tubo. Assim como o autor, você pode bolar algum tipo de gatilho, para não ter que queimar um barbante em cada ensaio experimental.  


Disparador e lançador

O galho que sustenta o macaco foi, em nossa simulação, substituído por um eletroímã e uma lata vazia de massa de tomate faz o papel de macaco. Qualquer lata de conserva de material ferromagnético serve para simular o macaco. Latas de cerveja vazia (apesar de mais abundantes nos lares que latas de conservas!) não servem, pois apresentam boa parcela de alumínio (se bem que tais 'latas de cerveja' grudem nos ímãs! Experimente!).


O galho e o macaco

Qualquer pequeno eletroímã para uns 1 2VCC serve. Você pode construir um com um núcleo de ferro (ferro de construção civil) de 6cm de comprimento e diâmetro de 0,8 a 1,0cm, no qual enrolam­se cerca de 100 espiras de fio de cobre esmaltado número 22 a 28. Se você usar um parafuso de máquina como núcleo, poderá se utilizar de sua rosca e porca para fixar o eletroímã, verticalmente, num suporte (que simulará a árvore). A ilustração acima mostra esse eletroímã.

Resta agora preparar um dispositivo eletrônico que desligue o eletroímã (e portanto solta a lata) assim que o projétil (bolinha de gude) sair da boca da arma (lançador). Eis nossa solução:


A chave eletrônica

Optamos por um circuito que contém um foto-transistor (tipo TIL-78 ou equivalente), devido à sua rápida resposta a um estímulo luminoso. Com luz iluminando a junção sensível do foto-transistor, o relê do circuito mantém (através de seu contato NF) o eletroímã ativado, com a lata nele grudada. Ao sair do tubo, a bolinha interrompe momentaneamente o feixe de luz que atinge o foto-transistor. Isso faz com que ele interrompa momentaneamente sua condução e, com isso, um pulso positivo chega ao “gate” (porta) de um SCR (tipo MCR—106 ou equivalente), colocando-o em condução, acionando assim o relê que desliga o eletroímã. A ilustração acima fornece o circuito elétrico dessa chave eletrônica.

O relê pode ser para 9 VCC ou 1 2 VCC (que trave sob uns 10 VCC), os resistores são todos para 1/8W de dissipação, o capacitor é de poliéster e o trimpot de 100K serve para ajuste de sensibilidade.

CH é um interruptor de pressão do tipo NF (normalmente fechado). Na falta dele pode-se colocar um interruptor de pressão do tipo NA, entre A e K (em paralelo com ânodo e cátodo do SCR). Sua finalidade é desligar o SCR para iniciar nova experimentação (reset). A ilustração abaixo dá uma idéia geral da montagem do projeto.  


Visão geral da montagem

Ligue o circuito, prenda a lata no eletroímã, aponte o lançador para o meio da lata (olhando através do cano), coloque a bolinha de gude e dispare.

"A bolinhas sempre baterá na lata”.

Ao sair do cano a bolinha determina a queda livre da lata. Tanto bolinha como lata ficam sob ação exclusiva da gravidade, logo, ambas caem, verticalmente, distâncias iguais em tempos iguais.

Eis um visual das trajetórias do 'projétil' e do 'macaco':

 


Com referencial na lata (ou bolinha), a ação da gravidade 'desaparece' ... e a lata fica aguardando a chegada da bolinha.




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