CAMINHÃO COM CIÊNCIA
Experimentos de Física
Gerador Mecânico
Por meio da rotação de uma manivela um gerador eletromagnético é acionado e observa-se a geração de luz em LEDs. Enfatiza a transformação de energia mecânica em energia eletromagnética.
Transformador
Duas bobinas de cobre têm seus núcleos comunicados por meio de um suporte feito de ferro. Demonstra-se, com a ajuda de um voltímetro, a transformação de tensão em uma rede elétrica. Experimento associado à hidrelétrica para demonstrar a tecnologia utilizada para o transporte de eletricidade das grandes usinas para as residências. A versatilidade do experimento permite também a realização de demonstrações divertidas da teoria da indução eletromagnética de Michael Faraday.
Looping
Permite que saibamos empiricamente a energia potencial necessária para que uma esfera faça um looping.
Garrafa de Leyden
Eletrizando-se a garrafa de Leyden no gerador de Van de Graff é possível oferecer ao público pequenas descargas elétricas.
Paradoxo Mecânico
Plataforma Giratória
O duplo cone é colocado sobre os trilhos inclinados na posição onde os trilhos se encontram. Tem-se a impressão de que o duplo cone está subindo porque ele se desloca para a outra extremidade dos trilhos. Tal fato aparentemente contraria a lei da gravidade, por isso que o nome do experimento é paradoxo mecânico. Mas na verdade o duplo cone está descendo, pois seu centro de gravidade se aproxima da base a medida que ele se desloca. Isso é possível devido a uma combinação de três ângulos: o ângulo dos cones, de inclinação e de abertura dos trilhos.
O visitante sobe numa pesada plataforma circular de aço maciço e se põe a girar. Abrindo e fechando os braços ele pode alterar o raio de sua rotação. Com a ajuda de dois halteres, que segura nas mãos, o visitante experimenta diferentes velocidades angulares de rotação devido à alteração do seu momento de inércia.
Gerador de Van der Graff
Esse gerador de cargas eletrostáticas funciona pelo atrito de uma correia de Latex com terminais metálicos. Por atrito a correia é eletrizada negativamente e por indução carrega positivamente a esfera metálica. O processo se dá em alta potencia, permitindo até a geração de 100.000V, a depender das condições climáticas. As faíscas produzidas causam um leve choque, por serem de baixa corrente elétrica. A esfera eletrizada por provocar outros fenômenos, como o arrepio dos cabelos que se aproximam da máquina.
Foguete de Água
Um compressor de ar é conectado a uma garrafa pet com a ajuda de uma mangueira e uma rolha. Colocando um pouco de água dentro da garrafa e depois ligando o compressor, o ar injetado aumenta a pressão interna, empurrando a massa de água para fora, gerando um impulso que resulta no subida da garrafa, similar a um foguete.
Chispa Elétrica
Uma fonte de 15 kV ligada a duas hastes metálicas na vertical produz descargas elétricas (chispa) entre elas. Esta alta tensão induzida consegue romper com a resistência do ar. A passagem da corrente elétrica por elo o ioniza. A centelha começa a subir pelas antenas devido o aquecimento dessa pequena quantidade de ar. O formato em V das antenas leva a descarga a aumentar seu comprimento até o alto, onde se extingui por completo. Nesse momento uma nova centelha é formada na base das antenas e o ciclo se reinicia.
Troca de Calor por Convecção
Nesse experimento a água de dentro de um dos vasos é aquecida por meio de uma resistência elétrica. Os vasos estão lidados por meios de canos de alumínio e a água pode circular livremente dentro deles. Sendo assim, observa-se a água circular de um vaso para outro quando aquecida. A água quente passa pelo cano superior e a fria pelo inferior, caracterizando a troca de calor da água com a resistência elétrica por convecção.
Tubo Anti-Gravidade
Três tubos de 1,5cm de diâmetro, feitos de PVC, cobre e alumínio, são atravessados por dentro por um imã cilíndrico de neodímio com os tubos na posição vertical. Observa-se que a queda do imã é mais rápida no tubo de PVC e mais lenta no tubo de cobre, com velocidade de queda intermediária no tubo de alumínio. Isso ocorre porque ao passar pelos tubos feitos de material condutor, o imã induz um campo magnético contrário ao seu próprio campo ao longo da queda. Esse campo funciona como um freio magnético e atenua a força gravitacional. Como o cobre é melhor condutor elétrico do que o alumínio, a queda é mais lenta nele.
Trem de Inércia
Sobre um trilho horizontal um trem com velocidade constante arremessa uma esfera para cima e, após atravessar um túnel, recebe-a por uma “chaminé”. A esfera, ao ser lançada, faz um movimento parabólico (referencial na Terra) que pode ser decomposto em dois independentes: um horizontal, cujo sentido e valor são iguais ao do trem; e outro na vertical, acelerado para baixo. Como a velocidade na horizontal não se altera, a esfera sempre acompanha a chaminé do trem e, ao retornar após o túnel, consegue entrar por onde saiu.
Indução Eletromagnética
Quando um circuito é submetido a um campo magnético variável, aparece nele uma corrente elétrica cuja intensidade é proporcional às variações do fluxo do campo magnético. Esse fenômeno é conhecido como indução eletromagnética. Realizamos duas montagens diferentes para ilustrar o fenômeno da indução eletromagnética, com a ajuda de uma das bobinas do transformador e o núcleo de ferro.
Propagação de Ondas Mecânicas e Ressonância
Com as molas da figuras são realizadas brincadeiras que evidenciam a propagação de ondas mecânicas transversais e longitudinais, bem como a ressonância com a observação de harmônicos.
Martelo de Thor Magnético
O martelo de Thor do Caminhão com Ciência baseia-se no fenômeno de eletromagnetismo, unindo a física aos super heróis dos quadrinhos. O uso de elementos de ficção científica bem como a utilização de modelos didáticos são estratégias de ensino bastante valorizadas na área de divulgação cientifica. O campo magnético é ativado quando alguém ousa levantar o martelo, porem, somente quem é "digno" consegue levantá-lo. A tal dignidade representa neste contexto o conhecimento científico.
Usina Hidroelétrica
O funcionamento de uma usina hidrelétrica é apresentado com uma bomba d’água que faz girar um dínamo conectado à LEDs e ventoinhas. Similar ao gerador mecânico, o que difere este aparelho é a possibilidade de se fazer analogias do sistema montado com aquele presente nas usinas de produção de energia elétrica que estão associadas à cachoeiras.
Termoelétrica
Um fogareiro aquece a água dentro de uma pequena caldeira. O vapor gerado movimenta um hélice que está ligado a um gerador que, por sua vez, acende um LED. O experimento é usado como modelo aproximado para o funcionamento de usinas termoelétricas.
Célula Solar
Uma célula de silício é colocada ao Sol e promove a rotação de um motor elétrico e a oscilação de um galvanômetro. Com isso observa-se a transformação de luz em eletricidade.
Ressonância
Hastes de diferentes tamanhos presas juntas numa base metálica oscilam na mesma freqüência de acordo com seu comprimento.
Giroscópio
O giroscópio consiste essencialmente em uma roda de bicicleta livre com a propriedade de se opor a qualquer tentativa de mudar sua direção original. A Conservação de momento angular da roda é a entidade responsável pela oposição da roda em alterar sua condição original. O experimento pode ser associado à plataforma giratória e dá ensejo a inúmeras brincadeiras.
Cama de Pregos
Uma base de madeira com pregos encravados lado a lado a uma distância pequena. A cama de pregos distribui o peso da pessoa algumas dezenas de pregos, tal que o mesmo é dividido, eliminando a sensação de dor.
Globo de Plasma
Entre o pino central e a parede do globo é estabelecida alta tensão. Gases rarefeitos a baixa pressão dentro do globo permitem a visualização de descargas elétricas coloridas, formadas pela ionização dos gases dentro do globo, caracterizando o que em Física é denominado Plasma, o quarto estado da matéria.
Tubo de Rubens
Ondas sonoras passam por um tubo com gás GLP. O gás escapa por meio de orifícios alimentando chamas que dançam “conforme a música”.
Câmara Escura
Por meio de uma caixa escura com um pequeno orifício e um anteparo translúcido, é possível observar a imagem invertida de um objeto. Propagando-se em linha reta, os raios de luz emitidos pelo objeto passam através de um pequeno orifício e atingem o aparato no interior câmara, onde se vê a imagem do objeto invertida devido à trajetória da luz.
Dilatação do Ar
Podemos explicar o que acontece quando o ar dilata com o modelo cinético dos gases. Como se comportam as moléculas de ar com o aumento da temperatura? Nesse caso ao aquecermos i recipiente de vidro a bexiga infla.
Protótipo de Bonina de Tesla
Um circuito elevador de tensão (de 12V para milhares de volts) baseado em um oscilador e um transformador ressonante, conhecido como flyback. Esse circuito induz até 10.000 V em uma bobina com maior número de enrolamentos e produz faíscas oscilantes, podendo realizar diversas práticas experimentais e brincadeiras com a bobina.
Modelo Cinético de um Gás
O experimento em questão é uma simulação do comportamento de uma gás de acordo com variações de temperatura, pressão e volume. Com essa simulação falamos também sobre a possibilidade dos gases poderem alcançar a temperatura denominada zero absoluto. A questão do zero absoluto é historicamente muito importante para a Física. Qualquer gás conhecido se liquefaz antes de atingir o zero absoluto.
Garrafa Eletrostática
Esse experimento é uma adaptação da Garrafa de Leyden. Uma garrafa PET é cheia de água e sal de cozinha. Envolve-se a garrafa com papel alumínio e crava-se uma prego ou parafuso na tampa, de modo que quando fechada o metal encoste na água. A garrafa é carregada no Acelerador de Van Der Graff e acumula cargas elétricas por condução no papel alumínio. Depois é só descarregá-la como um capacitor.
Ilusões de Ótica
Usando a técnica scanmotion uma transparência com listras impressas na cor preta é passada sobre uma imagem especialmente desenvolvida. Ao passar a transparência sobre a imagem, tem-se a ilusão que a imagem se movimenta.
Anel de gravesande
Anel de Gravesande é um instrumento que foi idealizado pelo matemático e físico holandês Willem Jacob's Gravesande. É um experimento muito tradicional da física térmica. Pois, de forma simples e elegante apresenta a dilatação térmica dos metais. Nesse experimento uma esfera de latão é menor que um anel de aço, assim passa pelo anel. Quando a esfera é aquecida não passa mais pelo anel, pois houve o dilatamento do material metálico, impedindo a passagem da esfera de volta pelo anel. Para aquecer só é preciso uma chama de isqueiro, vela ou maçarico.
Sistema de roldanas
As roldanas, também chamadas de polias, são tipos de rodas utilizados em máquinas para direcionar a força feita sobre determinados objetos por meio de fios, cordas ou cabos, de modo que seja possível desviar a trajetória ou até mesmo levantá-los. Elas são utilizadas na construção civil, na composição de motores, aparelhos de academia, experimentos e etc.
Existem formas de associar roldanas de modo que a força necessária para elevar determinado objeto seja menor que o peso do referido corpo. A roldana fixa fica presa em uma base, por isso é capaz de alterar a direção e o sentido de aplicação da força, mas o esforço será ainda proporcional ao peso do objeto. As roldanas que são denominadas de soltas ou móveis, estão acopladas entre si, e cada uma pode reduzir para a metade do da força necessária para levantar o mesmo objeto comparado com a roldana fixa.
Balança de torque
A grandeza física associada ao movimento de rotação de um determinado corpo em razão da ação de uma força é denominada torque, ou seja, o torque é definido como o produto da força F aplicada em relação a um determinado ponto (polo) pela distância que separa o ponto de aplicação dessa força ao ponto.
A balança de torque é um experimento que facilita a explicação do fenômeno, e com combinações especificas é possível equilibrar a balança com números de bolas diferentes em cada lado do braço. As bolas possuem a mesma massa, sendo então a distancia o fator que corrige a diferença de peso de cada lado da balança.
Eis o conceito que justifica o motivo da maçaneta da porta de sua casa ficar longe da dobradiça (polo), pois se estivesse próxima necessitaríamos de mais força para abri-la ou fechá-la. Caso ainda tenha dúvida acerca das aplicações desta grandeza; tente abrir uma porteira aplicando a força bem próxima das dobradiças e verá o resultado.
Óculos de Realidade Virtual
Realidade Virtual é uma tecnologia de interface capaz de enganar os sentidos de um usuário, por meio de um ambiente virtual, criado a partir de um sistema computacional. Ao induzir efeitos visuais, sonoros e até táteis, a realidade virtual permite a imersão completa em um ambiente simulado, com ou sem interação do usuário.
Atualmente, a realidade virtual tem como base displays estereoscópicos como óculos e headsets, sendo divulgada em sua maioria para o entretenimento. Porém, tem um grande potencial para o ensino de física abrangendo os conhecimentos de ótica.
Mirage: Ilusão Ótica
Esse experimento de óptica geométrica atrai a atenção das pessoas por ser capaz de demonstrar a formação da imagem de um objeto no ar, dando a impressão de que ele se encontra ali embora obviamente não esteja. Basicamente, o experimento é constituído de dois espelhos côncavos parabólicos idênticos deitados e posicionados com faces refletoras voltadas uma de frente para outra num mesmo eixo principal, cujo acoplamento ocorre de modo que o vértice do espelho inferior quase coincida com o foco do espelho superior e vice-versa. Esse último apresenta uma pequena abertura circular central acima da qual aparece a imagem real do objeto, originalmente um pequeno “porquinho” de plástico, situado no vértice do espelho inferior, dentro do experimento e abaixo de tal abertura.