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Visualizando o M.C.U.

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

Objetivo
Com essa experimentação podem ser realizadas várias constatações sobre o movimento circular e uniforme. Esta demonstração tem sua eficiência aumentada quando realizada numa sala com pouca iluminação. 

Material e Montagem
A parte mecânica do experimento requer um pequeno motor elétrico, cuja rotação possa ser ajustada, por exemplo, mediante um “dimmer”de potência. Uma furadeira elétrica para “hobistas” controlada pelo “dimmer” vem bem a calhar. Na falta do motor e “dimmer” pode-se usar de uma furadeira manual. Nosso projeto original usou uma dessas. Um suporte adequado prende a furadeira manual na borda da mesa, com o punho para cima, como se ilustra:

Um disco fonográfico (os bolachões de vinil) leva fixo nas proximidades de sua borda uma pequena lâmpada néon (miniatura, NE-2, de rabicho). Isto se consegue praticando um orifício no disco, próximo à borda, encaixando-se nele a lâmpada néon e fixando-a com “araldite” . A figura abaixo ilustra a pequena lâmpada néon e sua fixação no disco.  

A seguir, devemos preparar os contatos elétricos para a lâmpada néon. Uma plaquinha para circuito impresso com duas pistas circulares concêntricas resolverá o seguinte problema: como acender a lâmpada néon com o disco girando em torno de seu eixo.  

Passe um parafuso de máquina pelo orifício do disco e da plaquinha com trilhas de cobre e prenda com uma ou duas porcas, deixando sobrar uns 4cm de parafuso.

Essa sobra de parafuso será encaixada no mandril da furadeira (e apertado!). Na ilustração, á esquerda, abaixo temos essa montagem, “vista” pela furadeira.  

Duas finas lâminas de cobre, presas na mesa, e encostadas nas trilhas de cobre do circuito impresso, permitem o transporte de corrente para a lâmpada, mesmo com o disco em movimento. Isso se mostra na ilustração acima, á direita.

Um resistor de 150 kW interliga (em série) a lâmpada néon na rede elétrica de 110V.  

A montagem está pronta. 

Procedimento
Colocando-se o plugue na tomada a lâmpada néon acende, com ambos eletrodos exibindo uma luz rósea. Girando-se o punho da furadeira, coloca-se o disco em movimento; os contatos propostos mantém a lâmpada funcionando.

O resistor em série limita a corrente através da lâmpada para frações do miliampère, além do que determina uma queda de potencial elétrico de uns 40V, permitindo que chegue na lâmpada uns 70V, que é a tensão mínima para a qual o gás ioniza (acende). Como a tensão elétrica aplicada é alternada, essa lâmpada não estará permanentemente acesa e sim piscando com freqüência o dobro da rede elétrica.

Com a lâmpada em repouso esse acende/apaga não é percebido pois 120 piscadas por segundo significa uma piscada a 1/120 do segundo. A persistência retiniana não permite ao olho humano distingui-Ias. Nosso tempo de reação visual é “enorme”, 1/10 do segundo intervalo de tempo 12 vezes maior que o intervalo de tempo do pisca-pisca da lâmpada.

Para aumentar o período de piscadas da lâmpada, para o dobro, ou seja, fazer a lâmpada piscar na exata freqüência da rede elétrica é simples, basta colocar em série com o resistor um diodo retificador (1N4001 ou equivalente).

Com o circuito (a), os dois eletrodos da lâmpada brilham alternadamente, ora “acende” um, ora o outro. Portanto, em cada ciclo da corrente alternada teremos duas piscadas (uma para cada eletrodo).

Com o circuito (b) apenas um eletrodo (o cátodo) “acende” e "apaga".

Nada disso é percebido com a lâmpada néon em repouso. Os eletrodos darão a impressão permanente de 'sempre acesos'. Porém, com o disco guiando, o efeito estroboscópico surge e veremos pontos luminosos na periferia do disco.

Quando você ajustar sua rotação, de modo que o disco gire a 60Hz (o que significa 3600 r.p.m.) você verá a lâmpada sempre no mesmo lugar — parecerá que a lâmpada está parada. Isso, se estiver usando o circuito (b).

Usando o circuito (a) e girando o disco a 3600 rpm você verá a lâmpada, “simultaneamente”, em duas posições diretamente opostas. Você estará girando o disco com movimento uniforme apenas quando “as Iuzinhas” permanecem em repouso.  

Notas: 
(1)— Uma lâmpada comum, de filamento, não funcionará eficientemente, devido a persistência térmica do filamento.

(2) Se você tiver dificuldades com a técnica dos contatos, devido à confecção do circuito impresso, eis uma variante simples:  

(3)  Creio que já tenha percebido porque a montagem com motor elétrico acionado a “dimmer” é  melhor!.

 


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