Sem peso!

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

Objetivo
Mostrar que, durante a queda livre, o peso aparente dos corpos diminui ou se anula; é a denominada imponderabilidade da queda livre. Constatação da realidade das forças de inércia em referenciais acelerados.

Introdução
Vários experimentos que constatam a 'perda de peso' dos corpos durante sua queda (livre ou não), já foram apresentados nessa Sala 05; clique AQUI para vê-los.
Nos referenciais acelerados comparecem forças de inércia, tão reais como as forças de interação de Newton, cujo efeito sobre os corpos são os mais variados. Um deles, alvo desse experimento, é a aparente diminuição do peso do corpo. A 'imponderabilidade total' acontece quando a força de inércia equilibra o peso do corpo; é o caso das naves em órbita (e dos astronautas dentro delas); o peso aparente torna-se nulo.

Material

Caixa de madeira ou papelão (sem fundo e sem tampa),
bexigas de aniversário,
'punhos' de elástico (anéis de elástico),
chumbada de pesca (100 g),
arame duro de 1mm de diâmetro e 10 cm de comprimento.

Montagem

Separe a estrutura de madeira ou papelão duro (algo como 30cm x 40cm), e algumas bexigas não muito grande quando cheias, de modo que se acomode na estrutura, conforme se ilustra acima. Faça dois furos no tampo superior da caixa, separados cerca de 20cm, como ilustrado. Esses dois furos permitirão segurar os nós das extremidades do elástico que sustentará a chumbada.
Encha a bexiga de modo que ainda possa entrar no interior da estrutura; prenda-a com fita adesiva para mantê-la fixa junto ao tampo superior da caixa, entre os ramos do elástico.

Faça uma pequena alça numa extremidade do arame e passe esse arame pelo furo que já existe na chumbada de pesca; faça uma nova alça no arame de modo que a chumbada fique presa entre essas duas alças. Corte o punho de elástico (corte o anel de borracha) e passe por dentro da alça superior do arame. Passe cada extremidade desse elástico pelos furos feitos na tampa e dê um nó para impedir que saiam dali.
O peso da chumbada deve esticar o elástico afastando a ponta do arame da bexiga cheia.

Procedimento
Suba sobre uma mesa ou cadeira, sustentando a montagem algo acima dos 2 metros de altura. Peça a ajuda de um colega para pegar a estrutura a cerca de 0,5 m do chão (assim ela não será danificada) ou coloque um travesseiro no chão para suavizar a queda. Solte a estrutura.

O que acontece com o balão?

Como dissemos, quando um corpo (no caso a estrutura e tudo preso a ela) é abandonado em queda livre, os efeitos da gravidade são neutralizados pelas forças de inércia e o corpo experimenta uma ausência de peso aparente. Neste caso, a estrutura e todos os objetos dentro dela se 'tornam sem peso' e, como a chumbada 'perde o peso', os ramos do elástico que estão esticados puxa-a para cima; a ponta do arame fura o balão.

Coisas estranhas ao senso comum acontecem quando os corpos estão acelerados (caso dos corpos em queda livre), devido ao aparecimento das forças de inércia.
Outro experimento, bem simples, para visualizar o efeito dessas forças de inércia, própria dos referenciais acelerados é a seguinte:

Prepare um copo plástico para água ou mesmo para cafezinho, fazendo um pequeno furo (ponta do lápis) na sua lateral, próximo ao fundo. Coloque água no copinho e verá a água jorrar por esse furo.

Abandone esse copinho com a água escoando pelo furo e observe o que acontece. A água pára de jorrar!
Prepare um balde para a queda do copinho para prevenir a bagunça que se formará caso o copinho bata diretamente no chão.